JP6521424B2 - 拡管プラグおよび拡管プラグの設計方法 - Google Patents
拡管プラグおよび拡管プラグの設計方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6521424B2 JP6521424B2 JP2014228027A JP2014228027A JP6521424B2 JP 6521424 B2 JP6521424 B2 JP 6521424B2 JP 2014228027 A JP2014228027 A JP 2014228027A JP 2014228027 A JP2014228027 A JP 2014228027A JP 6521424 B2 JP6521424 B2 JP 6521424B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- expansion
- tube
- diameter
- heat transfer
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 56
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 211
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 description 39
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 12
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- -1 1050 Chemical compound 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009043 WC-Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- VNTLIPZTSJSULJ-UHFFFAOYSA-N chromium molybdenum Chemical compound [Cr].[Mo] VNTLIPZTSJSULJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
前記ヘッド部は、前記先端部と前記主拡管部との間に、前記主拡管部と滑らかに接続される予備拡管部を備え、前記予備拡管部を、前記伝熱管の最小管内径より小径の前記先端部から前記最小管内径より大径の予備拡管終了部までを5mm以上7.9mm以下の曲率半径で接続し、前記予備拡管終了部の直径である予備拡管終了径を、以下の式で表すことを特徴とする。
上限R=−9.37×D 3 +196.69×D 2 −1375.5×D+3214
下限R=−14.43×D 3 +286.66×D 2 −1897.6×D+4190
D 2 ={K×β×(α 2 −α 1 )/α 1 }+β
ただし、D 2 は、予備拡管終了径であり、Kは0.45以上0.65以下の予備拡管係数であり、βは、拡管前の前記伝熱管の最小管内径であり、α 1 は、拡管前の前記伝熱管の外径であり、α 2 は、拡管後の前記伝熱管の外径である。
上限R=−9.37×D 3 +196.69×D 2 −1375.5×D+3214
下限R=−14.43×D 3 +286.66×D 2 −1897.6×D+4190
D 2 ={K×β×(α 2 −α 1 )/α 1 }+β
ただし、D 2 は、予備拡管終了径であり、Kは0.45以上0.65以下の予備拡管係数であり、βは、拡管前の前記伝熱管の最小管内径であり、α 1 は、拡管前の前記伝熱管の外径であり、α 2 は、拡管後の前記伝熱管の外径である。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。
図1に本発明の一実施形態である拡管プラグ1を用いた熱交換器の製造方法を示す。
この製造方法は、所定間隔に平行に並設する複数のフィン材15(放熱板)に形成された挿通孔15aに伝熱管11を通した状態で、伝熱管11に拡管プラグ1を挿入して拡管し伝熱管11の外周をフィン材15の挿通孔15aの内径部に密着させて熱交換器を製造する方法である。
まず、アルミニウムあるいはアルミニウム合金製のフィン材15を複数重ねてフィン集合体16を構成する。各フィン材15において伝熱管11を挿通する予定位置には、挿通孔15aが形成されている。これらの挿通孔15aが一直線状に並ぶように各フィン材15を配置する。
また、伝熱管11をU字状に曲げてヘアピンパイプを構成しておく。これにより伝熱管11の開口部11aは、一側にそろえられ他側にU字部11bが形成される。このヘアピンパイプ(伝熱管11)を必要本数だけフィン集合体16の挿通孔15aに挿通する。各伝熱管11の開口部11aはフィン集合体16の一側に揃えておく。
ヘッド部3が開口部11aより内側に完全に入ったところで、開口部11a近傍の伝熱管11外周を把持治具でクランプする。ここまで(把持治具によるクランプを行うまで)の拡管工程は、伝熱管11の長手方向に対し圧縮力が加わる押込み式(縮み式)の拡管工程と呼ばれる。
図2は、ヘッド部3が伝熱管11を拡管する拡管動作を示す部分断面図である。拡管プラグ1は、ヘッド部3の外周面に沿わせるように伝熱管11を拡管する。このとき、把持治具により伝熱管11の開口部11aが固定(クランプ)されているため、伝熱管11には長手方向に対し引張力が加わる。このように、クランプ工程以降の拡管工程は伝熱管11に引張力が加わり吊下げ式(縮みレス式)の拡管工程と呼ばれる。
以上の工程を経て、拡管工程が完了する。図2に示すように拡管プラグ1を挿入することで、伝熱管11の外径は、拡管前外径α1から拡管後外径α2に拡管される。
図3(a)に、本実施形態の拡管プラグ1によって拡管される伝熱管11の拡管前の横断面図を示す。図3(b)に、図3(a)に示す伝熱管11の内面フィン12の一部の拡大図を示す。また、図4に伝熱管11の縦断面図を示す。
内面フィン12の高さhは例えば0.05mm〜0.35mm程度とされる。また、内面フィン12のフィン幅jは、例えば0.05mm〜0.4mmとされる。内面フィン12のフィンピッチiは、伝熱管11の内径と、形成される内面フィン12の個数によって決まり、例えば0.05mm〜0.7mmとされる。
この伝熱管11は、拡管プラグ1が挿入され例えば3%〜8%の拡管率で拡管される。この場合、拡管後の外径α2(拡管後外径α2)は、5.15mm〜10.8mmとされる。
伝熱管11にアルミニウム合金を用いる場合は、そのアルミニウム合金に特に制限はなく、JISで規定される1050、1100、1200等の純アルミニウム系、あるいは、これらにMnを添加した3003に代表される3000系のアルミニウム合金等を適用できる。勿論、これら以外にJISに規定されている5000系〜7000系のアルミニウム合金のいずれかを用いて伝熱管11を構成しても良い。
第1実施形態の拡管プラグ1(若しくは第2実施形態の拡管プラグ21)は、このような伝熱管11に対して、拡管荷重を抑制しつつ拡管率を高めて拡管工程を行うことができる。また、t/α1が0.11を超える場合は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる伝熱管11の拡管時の拡管荷重が大きくなりすぎる虞がある。さらに、t/α1が、0.05に満たない場合は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる伝熱管11の耐圧強度が不足する虞がある。
図5(a)は本発明に係る一実施形態の拡管プラグ1を示す斜視図である。また、図5(b)は、この拡管プラグ1のヘッド部3の側面図である。
図5(a)に示すように、拡管プラグ1は、軸部2とその先端側に一体形成されたヘッド部3とからなる。軸部2の後端側には、ねじ軸2aが形成されている。拡管プラグ1は、ねじ軸2aの部分に対し、嵌合自在なねじ穴を有する図示略の延長ロッドをねじ接合して拡管プラグ1の長さを調整できる。これにより、拡管プラグ1の長さを調整し、伝熱管11の全長に渡り、拡管できるように調整できる。
先端部3aの直径FDは、拡管対象である伝熱管11の最小内径β(図2参照)より小さい径に形成されており伝熱管11の内径にスムーズに挿入できる。
上限R=−9.37×D3+196.69×D2−1375.5×D+3214…(式1)
下限R=−14.43×D3+286.66×D2−1897.6×D+4190…(式2)
上述の(式1)、(式2)は、最大径部3cの直径Dと、主拡管部6の縦断面の曲率半径Rとを様々に変えた複数の拡管プラグ1を想定したシミュレーションから得られている。このシミュレーションは、複数の拡管プラグ1により伝熱管11を拡管した際の拡管率と拡管荷重とをグラフにプロットし、複数の拡管プラグ1のうち、最大径部3cの直径Dが同一のものを一群として、グラフの各群同士の共通接線をとり、最大径部3cの直径Dが同一の一群に対し、共通接線に最も近接する曲率半径Rを最適な曲率半径とすることで求められている。
なお、上述の(式1)、(式2)の根拠については、後段の実施例で詳しく説明する。
このような現象を防ぐために、後面拡管部7の曲率半径BRは、10mm以下とすることが好ましい。10mm以下とすることで、伝熱管11に過度な引張応力が加わることを抑制できる。
一例としてWC粒子にCoを5〜17質量%添加した超硬合金においてHRC85〜95の範囲を得ることができるので、本実施形態の拡管プラグ1の構成材料に適用することができる。上述の超硬合金としてJISV10、V20、V30、V40、V50、V60などで規定されている種類の超硬合金を利用することができる。
この条件に用いることができる潤滑油として例示するならば、ダフニーパンチオイルAF−2A(出光興産製:動粘度1.37mm2/S)を挙げることができる。
次に、拡管プラグの第2実施形態について説明する。
図6に、第2実施形態の拡管プラグ21を示す。また、図7(a)、(b)に、拡管プラグ21を用いて伝熱管11(図3、図4参照)の拡管工程を行う際の伝熱管11の部分断面図を示す。
第2実施形態の拡管プラグ21は、上述の第1実施形態の拡管プラグ1と比較して、ヘッド部23において、主拡管部26Bと先端部23aとの間に、予備拡管部26Aが形成されている点が異なる。
なお、上述の第1実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
第2実施形態の拡管プラグ21は、予備拡管部26Aを有していることにより、開口部11aに挿入する際の初期拡管荷重を抑制できる。
予備拡管部26Aは、曲率半径SRを有する一様な曲面である。また、主拡管部26Bは、曲率半径Rを有する一様な曲面である。
予備拡管部26Aの曲面と主拡管部26Bの曲面は、予備拡管終了部23bにおいて、滑らかに接続されている。即ち、予備拡管部26Aと主拡管部26Bは、縦断面をとった時に互いの接線の傾きが一致した点でエッヂを生じることなく接続されている。
予備拡管部26Aの曲率半径SRは、5mm以上7.9mm以下であることが好ましい。
一般的に拡管荷重は、伝熱管に拡管プラグを挿入する時の拡管荷重(初期拡管荷重)が最も大きくなる(図14に示すグラフ参照)。予備拡管部26Aの曲率半径SRを小さくすることで、伝熱管11の開口部11aに挿入した直後の拡管荷重(初期拡管荷重)を低減できる。予備拡管部26Aの曲率半径SRを7.9mm以下とすることで、初期拡管荷重を低減し、伝熱管11の座屈を抑制できる。また、予備拡管部26Aの曲率半径SRを5mm以上とすることで、内面フィン12の倒れを抑制できる。
また、主拡管部26Bの曲率半径Rは、最大径部23cの直径Dを用いた以下の(式1)の上限を超えず、以下の(式2)の下限を下回らない。
上限R=−9.37×D3+196.69×D2−1375.5×D+3214…(式1)
下限R=−14.43×D3+286.66×D2−1897.6×D+4190…(式2)
主拡管部26Bの曲率半径Rが、20.1mm未満の場合は、内面フィン12の倒れが顕著となり好ましくない。また、30mmを超える場合は、拡管荷重が大きくなり、それに伴い、初期拡管荷重も大きくなる。したがって、伝熱管11の座屈発生の懸念が高まる。
D2={K×β×(α2−α1)/α1}+β …(式3)
なお、βは、拡管前の伝熱管11の最小管内径であり、α1は、拡管前の伝熱管11の外径であり、α2は、拡管後の伝熱管11の外径である。
反対に、予備拡管係数Kを小さくすると予備拡管終了径D2が小さくなる。これに伴い、前面拡管部26において、予備拡管部26Aが相対的に小さくなり、主拡管部26Bが相対的に大きくなる。主拡管部26Bは曲率半径Rを大きく形成されているため、主拡管部26Bが相対的に大きくなることで、拡管時の初期拡管荷重が大きくなり伝熱管11が座屈する虞がある。
予備拡管係数Kを0.45以上0.65以下とすることで、内面フィン12の倒れ及び伝熱管11の座屈を同時に抑制できる。
また、第2実施形態の拡管プラグ21は、ヘッド部23の先端側に、曲率半径SRが比較的小さい予備拡管部26Aが形成されている。これによって、拡管プラグ21を伝熱管11に挿入する際の初期拡管荷重を低減し、伝熱管11の座屈を抑制できる。
第1のシミュレーションとして、表1に示す伝熱管(拡管前)に対して、最大直径Dが、5.7mm、5.8mm、5.85mm、5.9mm、5.95mm、6.0mm、6.1mm、6.5mm、7.0mmの拡管プラグを用いて行う拡管工程を想定する。また、それぞれの最大直径Dに対し主拡管部の曲率半径Rが2mm、4mm、5mm、6mm、7mm、9mm、11mm、12mm、13mm、15mm、17mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mmである拡管プラグを想定する。
当然のことながら、ヘッド部の最大直径D(図5参照)を大きくするに伴って、拡管率と拡管荷重は上昇する。
最適の曲率半径に対し、曲率半径が大きくなると拡管荷重が増大し、拡管プラグが摩耗しやすくなる。これにより、拡管プラグの損傷を早める虞がある。最適点の曲率半径の拡管プラグを用いた場合の拡管荷重を1として、拡管荷重が1.05以下、即ち、最適点の拡管荷重に対し105%以下の拡管荷重となる曲率半径に設定すれば、拡管プラグの摩耗を抑制できる。
このような観点から、個別の最大直径Dに対し曲率半径Rの最適点、と有効な曲率半径の範囲を確認した。
また、表2〜表10には、曲率半径の最適点と、拡管荷重を抑制しつつ拡管率を高めるための有効な曲率半径の範囲に含まれるか否かの判定結果を記載する。
なお、表2〜表10の最適点は、今回のシミュレーションを行った曲率半径の中で理想的な最適点に対し最も近接した曲率半径のものを最適点として設定している。
また、図9において、曲率半径の最大値の近似曲線を最小二乗法によって描いた。同様に、曲率半径の最小値の近似曲線を最小二乗法によって描いた。
上限R=−9.37×D3+196.69×D2−1375.5×D+3214…(式1)
下限R=−14.43×D3+286.66×D2−1897.6×D+4190…(式2)
上限の曲率半径と下限の曲率半径との間の曲率半径とすることで、拡管荷重を抑制しつつ拡管率を高めるバランスの良い拡管プラグを提供できる。
次に、上述の第1のシミュレーション結果を基に得られた(式1)、(式2)が、他の伝熱管に対して同様の結果が得られることを確かめるために、第2のシミュレーションを行った。第2のシミュレーションでは、外径、底肉厚、フィン高さ、捻れ角が異なる表11に示す伝熱管に対する拡管工程を想定した。また、第2のシミュレーションは、表11に示す伝熱管(拡管前)に対して、最大直径Dが、5.7mm、5.9mm、6.1mm、7.0mmの拡管プラグを想定する。上述した最大直径Dの拡管プラグについて、主拡管部の曲率半径Rを様々に変更したシミュレーションを行った。
図10においても、第1のシミュレーション結果を示す図8と同様に、ヘッド部の最大直径Dを同じとする一群のグラフ同士には、共通接線を引くことができる。
ヘッド部の最大直径Dを5.7mm、5.9mm、6.1mm、7.0mmとした場合のシミュレーション結果を、それぞれ表12〜表15にまとめる。
また、表12〜表15には、曲率半径の最適点と、拡管荷重を抑制しつつ拡管率を高めるための有効な曲率半径の範囲に含まれるか否かの判定結果を記載する。
なお、表12〜表15の最適点は、今回のシミュレーションを行った曲率半径の中で理想的な最適点に対し最も近接した曲率半径のものを最適点として設定している。
次に、上述の第1のシミュレーション結果を基に得られた(式1)、(式2)が、さらに材質の異なる他の伝熱管に対して同様の結果が得られることを確かめるために、第3のシミュレーションを行った。
第3のシミュレーションは、表16に示す伝熱管(拡管前)に対して、最大直径Dが、5.7mm、5.9mm、6.1mm、7.0mmの拡管プラグを想定する。上述した最大直径Dの拡管プラグについて、主拡管部の曲率半径Rを様々に変更したシミュレーションを行った。
図12においても、第1のシミュレーション結果を示す図8と同様に、ヘッド部の最大直径Dを同じとする一群のグラフ同士には、共通接線を引くことができる。
ヘッド部の最大直径Dを5.7mm、5.9mm、6.1mm、7.0mmとした場合のシミュレーション結果を、それぞれ表17〜表20にまとめる。
また、表17〜表20には、曲率半径の最適点と、拡管荷重を抑制しつつ拡管率を高めるための有効な曲率半径の範囲に含まれるか否かの判定結果を記載する。
なお、表17〜表20の最適点は、今回のシミュレーションを行った曲率半径の中で理想的な最適点に対し最も近接した曲率半径のものを最適点として設定している。
また、図13に、第1のシミュレーションの結果から得られた(式1)、(式2)の範囲を重ねて示す。図13に示すように、第3のシミュレーションの結果が(式1)、(式2)の範囲に含まれる。このことから、表16に示す材質の異なる伝熱管であっても、(式1)、(式2)に示される範囲が好ましい範囲として適用できることがわかる。
次に、拡管プラグの前面拡管部と、初期拡管荷重及び内面フィンの倒れについて試験1として調査した。
図6に示す主拡管部と予備拡管部を備えた拡管プラグを数種類用意した。なお、拡管プラグのヘッド部は、VM40相当の超硬合金(HRA90)からなり、軸部は、JIS規定SCM435からなる。これらの拡管プラグの後面拡管部は、曲率半径7.5mmである。
用意した拡管プラグを用いて、伝熱管の拡管工程を行った。拡管の際、伝熱管を潤滑油(ダフニーパンチオイルAF−2A:出光興産製:動粘度1.37mm2/S)に浸漬後、直ちに拡管した。拡管時の拡管プラグの挿入速度は、500mm/minとした。
拡管プラグ、及び伝熱管の組み合わせをNo.1〜No.28として表21にまとめる。
なお、表21において、外径拡管率とは、以下の式で百分率として表される。
100×(α2−α1)/α1
ただし、α1を拡管前の伝熱管の外径、α2を拡管後の伝熱管の外径とする。
このような拡管工程の結果として生じた、初期拡管荷重、安定拡管荷重、内面フィンの減少率を表22に示す。なお、安定拡管荷重とは、図14に示すように、拡管荷重が安定した領域の荷重を意味する。
上限R=−9.37×D3+196.69×D2−1375.5×D+3214…(式1)
下限R=−14.43×D3+286.66×D2−1897.6×D+4190…(式2)
ただし、Rは主拡管部の曲率半径R、Dはヘッド部の最大直径である。
表22から、サンプルNo.2、No.5、No.6の拡管率はともに5.71%で、拡管率に差がないことがわかる。また、サンプルNo.2の安定拡管荷重は、250Nであるのに対して、サンプルNo.5の安定拡管荷重は320N、サンプルNo.6の安定拡管荷重は400Nである。このように、拡管プラグの主拡管部の曲率半径を(式1)、(式2)を満たすようにすることで、拡管率を変えることなく拡管荷重を低減できる。
内面フィンの減少率は、15%以上となると、内面フィンが倒れて熱交換効率が下がり好ましくない。また、内面フィンの倒れによって、外径が十分に拡管されないことがある。
表21、表22に示す結果から、予備拡管部の曲率半径、主拡管部の曲率半径、予備拡管終了部の直径を適切に設定することで、初期拡管荷重を抑制しつつ、内面フィンの倒れを抑制可能であることを確認した。
また、伝熱管の外径α1に対する底肉厚tの比(t/α1)が、0.05以上0.11以下である場合に、好ましい拡管工程を行うことができることが確認された。
次に、拡管プラグの後面拡管部と、初期拡管荷重及び内面フィンの倒れについて試験2として調査した。
図6に示す拡管プラグであって、後面拡管部の曲率半径が異なる拡管プラグを数種類用意した。これらの拡管プラグは、予備拡管部の曲率半径が7mm、主拡管部の曲率半径が22mm、予備拡管終了径が5.57mm、最大径部の直径が5.86mmである。ヘッド部及び軸部の材質は、上述の試験1と同等である。
これらの拡管プラグによって拡管される伝熱管として、JIS3003合金からなる伝熱管を用意した。これらの伝熱管の拡管前の最小内径は、5.4mm、外径は、7.0mm、底肉厚は、0.5mm、外径/底肉厚は、14.0、フィン幅は、0.15mm、フィンピッチは、0.38mm、フィンピッチ/フィン幅は、0.4、内面フィンの数は、50個である。
用意した拡管プラグを用いて、伝熱管の拡管工程を行った結果をNo.29〜No.32として表23にまとめる。なお、拡管後の伝熱管の外径は、7.4mmとなっていた。
拡管工程は、押込み式の拡管工程後に把持治具により伝熱管の開口部をクランプし、次いで吊下げ式の拡管工程、引抜工程を順次行った。クランプにより、伝熱管の開口部は、外径7.0mmに縮径されており、引抜工程において後面拡管部により再度拡管されている。
また、No.30においては、引抜時の抵抗で伝熱管が長手方向に延ばされ、それに伴い引けが生じた(伝熱管の外径が小さくなった)。これにより、伝熱管が全長に亘り外径7.35mmとなっていた。これに対して、No.31、No.32の拡管工程においては、正常に引抜工程が行われた。
試験2の結果から、後面拡管部の曲率半径を10mm以下とすることで、引抜時に伝熱管に過度な引張応力が加わることがないことが確認された。
例えば、実施形態の拡管プラグは、拡管対象の伝熱管として内面に螺旋溝が設けられた内面螺旋溝付管に適用する例について説明したが、直線溝が形成された伝熱管に対しても、有効に適用できる。また、拡管プラグは、拡管対象の伝熱管として、銅又は銅合金からなる伝熱管に適用しても良い。
上限R=−9.37×D3+196.69×D2−1375.5×D+3214…(式1)
下限R=−14.43×D3+286.66×D2−1897.6×D+4190…(式2)
ただし、Dは、最大径部の直径であり、Rは、主拡管部の縦断面の曲率半径である。
Claims (6)
- 内周面に複数の内面フィンが形成された伝熱管に挿入することで、前記伝熱管を拡管する拡管プラグであって、
軸部と、その先端側に形成されるヘッド部と、を有し、
前記ヘッド部は、その横断面が先端部側から最大径部まで徐々に直径を大きくする略円形状であり、
前記ヘッド部は、前記最大径部から前記先端部側に向かって形成される主拡管部を備え、
前記主拡管部の縦断面の曲率半径Rの上限及び下限が、前記最大径部の直径Dと以下の式の関係を有し、
前記ヘッド部は、前記先端部と前記主拡管部との間に、前記主拡管部と滑らかに接続される予備拡管部を備え、
前記予備拡管部が、前記伝熱管の最小管内径より小径の前記先端部から前記最小管内径より大径の予備拡管終了部までを5mm以上7.9mm以下の曲率半径で接続し、
前記予備拡管終了部の直径である予備拡管終了径が、以下の式で表されることを特徴とする拡管プラグ。
上限R=−9.37×D 3 +196.69×D 2 −1375.5×D+3214
下限R=−14.43×D 3 +286.66×D 2 −1897.6×D+4190
D 2 ={K×β×(α 2 −α 1 )/α 1 }+β
ただし、D 2 は、予備拡管終了径であり、Kは0.45以上0.65以下の予備拡管係数であり、βは、拡管前の前記伝熱管の最小管内径であり、α 1 は、拡管前の前記伝熱管の外径であり、α 2 は、拡管後の前記伝熱管の外径である。 - 前記最大径部の直径が、5.7mm以上7.0mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の拡管プラグ。
- 拡管前の前記伝熱管が、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、
外径が6mm以上8mm以下であり、
底肉厚が0.45mm以上0.65mm以下であり、
外径に対する底肉厚の比が0.05以上0.11以下であり、
前記内面フィンが前記伝熱管の長手方向に対し螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の拡管プラグ。 - 前記ヘッド部が、前記最大径部と当該最大径部より小径の後端部との間に後面拡管部を有し、
前記後面拡管部が、前記最大径部から前記後端部までを10mm以下の曲率半径で接続することを特徴とする請求項1に記載の拡管プラグ。 - 内周面に複数の内面フィンが形成された伝熱管に挿入することで、前記伝熱管を拡管する拡管プラグの設計方法であって、
軸部と、その先端側に形成されるヘッド部と、を有し、前記ヘッド部は、その横断面が先端部側から最大径部まで徐々に直径を大きくする略円形状である拡管プラグにおいて、
前記ヘッド部に、前記最大径部から前記先端部側に向かって形成される主拡管部を設け、
前記主拡管部の縦断面の曲率半径Rを、前記最大径部の直径Dにより表される以下の式の上限及び下限の間に設定し、
前記ヘッド部において、前記先端部と前記主拡管部との間に、前記主拡管部と滑らかに接続される予備拡管部を設け、
前記予備拡管部において、前記伝熱管の最小管内径より小径の前記先端部から前記最小管内径より大径の予備拡管終了部までを5mm以上7.9mm以下の曲率半径で接続し、
前記予備拡管終了部の直径である予備拡管終了径D 2 を、以下の式で表す関係とすることを特徴とする拡管プラグの設計方法。
上限R=−9.37×D 3 +196.69×D 2 −1375.5×D+3214
下限R=−14.43×D 3 +286.66×D 2 −1897.6×D+4190
D 2 ={K×β×(α 2 −α 1 )/α 1 }+β
ただし、D 2 は、予備拡管終了径であり、Kは0.45以上0.65以下の予備拡管係数であり、βは、拡管前の前記伝熱管の最小管内径であり、α 1 は、拡管前の前記伝熱管の外径であり、α 2 は、拡管後の前記伝熱管の外径である。 - 内周面に複数の内面フィンが形成された伝熱管に挿入することで、前記伝熱管を拡管する拡管プラグの設計方法であって、
軸部と、その先端側に形成されるヘッド部と、を有し、前記ヘッド部は、その横断面が先端部側から最大径部まで徐々に直径を大きくする略円形状であり、前記ヘッド部に、前記最大径部から前記先端部側に向かって形成される主拡管部を設け、前記最大径部の直径と、前記主拡管部の縦断面の曲率半径とを様々に変えた複数の拡管プラグを想定し、
複数の前記拡管プラグにより前記伝熱管を拡管した際の拡管率と拡管荷重とをグラフにプロットし、
複数の前記拡管プラグのうち、前記最大径部の直径が同一のものを一群として、前記グラフの各群同士の共通接線をとり、
前記最大径部の直径が同一の一群に対し、前記共通接線に最も近接する前記曲率半径を最適な曲率半径とする拡管プラグの設計方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014228027A JP6521424B2 (ja) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | 拡管プラグおよび拡管プラグの設計方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014228027A JP6521424B2 (ja) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | 拡管プラグおよび拡管プラグの設計方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016087675A JP2016087675A (ja) | 2016-05-23 |
JP6521424B2 true JP6521424B2 (ja) | 2019-05-29 |
Family
ID=56015909
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014228027A Expired - Fee Related JP6521424B2 (ja) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | 拡管プラグおよび拡管プラグの設計方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6521424B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108344322B (zh) * | 2018-03-28 | 2023-12-15 | 长沙格力暖通制冷设备有限公司 | 翅片换热器及空调器 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001289585A (ja) * | 2000-04-05 | 2001-10-19 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 内面溝付きアルミニウム管およびこれを用いた熱交換器 |
JP4913371B2 (ja) * | 2004-10-04 | 2012-04-11 | 古河電気工業株式会社 | 熱交換器の製造方法 |
JP2011208823A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 熱交換器の製造方法 |
-
2014
- 2014-11-10 JP JP2014228027A patent/JP6521424B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016087675A (ja) | 2016-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5649715B2 (ja) | 熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷蔵庫、空気調和機 | |
JP4759226B2 (ja) | 拡管用工具およびそれを使用した拡管方法 | |
JPWO2009131072A1 (ja) | 熱交換器、及びこの熱交換器を用いた空気調和機 | |
WO2008007694A1 (fr) | Échangeur de chaleur de type à ailettes et tubes, et son tube de retour coudé | |
JP5094771B2 (ja) | 熱交換器の製造方法及びその熱交換器を用いた空気調和機 | |
JP6238063B2 (ja) | 拡管プラグ | |
JP2015150566A (ja) | 拡管プラグ | |
JP4550451B2 (ja) | 内面溝付伝熱管及び内面溝付伝熱管を用いた熱交換器 | |
WO2011122388A1 (ja) | 熱交換器の製造方法 | |
JP6521424B2 (ja) | 拡管プラグおよび拡管プラグの設計方法 | |
JP2005076915A (ja) | 複合伝熱管 | |
JP2012097920A (ja) | 熱交換器 | |
CN105026869B (zh) | 用于热交换器的管道结构 | |
JP5645852B2 (ja) | 管継手、熱交換器、及び熱交換器の製造方法 | |
JP6288581B2 (ja) | アルミニウムまたはアルミニウム合金製伝熱管の拡管方法 | |
JP2008190858A (ja) | 漏洩検知管 | |
JP2008064427A (ja) | 熱交換器 | |
JP6958238B2 (ja) | 熱交換器および熱交換器の製造方法 | |
JP2013092335A (ja) | 熱交換器用アルミニウム細管およびこれを用いた熱交換器 | |
CN110895065A (zh) | 换热器、换热器的制造方法以及具备换热器的空调机 | |
JP2013096651A (ja) | 内面溝付伝熱管及び内面溝付伝熱管を備えた熱交換器及びその製造方法 | |
JP6294709B2 (ja) | 蒸発器用内面溝付伝熱管 | |
JP6312314B2 (ja) | 伝熱素管及び伝熱素管の製造方法 | |
WO2018097044A1 (ja) | 熱交換器および熱交換器の製造方法 | |
WO2010016198A1 (ja) | 熱交換器用溝付き管 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171020 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180719 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180724 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180925 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181002 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181116 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181203 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190326 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190419 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6521424 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |