JP7334262B2 - 伝熱性に優れる内面螺旋溝付管と熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、伝熱性に優れる内面螺旋溝付管と熱交換器に関する。
本願は、２０１９年１１月２９日に、日本国に出願された特願２０１９－２１７３４０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、フィンアンドチューブタイプの熱交換器の伝熱管には、銅合金製のものが用いられてきたが、銅資源の枯渇や銅地金価格の高騰、リサイクル性の面から、軽量かつ安価でリサイクル性に優れるアルミニウム合金製の伝熱管が使用され始めている。
銅合金またはアルミニウム合金を使用した伝熱管では、その熱特性を高めるために内面に螺旋溝を有した伝熱管が提案されている。内面の溝を螺旋化することで管内周の面積を増大させるとともに、毛細管現象でぬれ性が向上することで、冷媒を巻き上げ、熱伝達に寄与する円周長の増大を図ることができる。

内面螺旋溝付管の製造方法として、従来、管体の内側に連結棒に支持された溝付けプラグを配置し、管体の外面側に転造ボールを周回りに回転自在に配置し、転造ボールで管体の外周壁を押圧しながら管体を引き抜くことで溝加工を行う溝転造法が知られている（特許文献１参照）。
しかし、溝転造法で径の小さな内面螺旋溝付管を製造すると、螺旋溝の形状を整えることが難しいため、内面に直線溝を設けた引抜管に引抜加工と捻り加工を同時に施すことで形状の整った内面螺旋溝を形成する技術が提案されている（特許文献２参照）。
また、引抜加工と捻り加工を同時に施す方法を利用すると、溝転造法では製造不可能であった溝底幅より溝開口部幅の小さい溝形状、換言すると横断面逆台形状の螺旋フィンを備えた内面螺旋溝付管を製造できるようになった（特許文献３参照）。

特開平６－１９０４７６号公報 特許第６３９１１４０号公報 特開２０１８－０９１６１０号公報

以上説明のようにアルミニウム合金製内面螺旋溝付管の製造技術は、種々の改善がなされているが、近年の環境影響への対応などから、内面螺旋溝付管の更なる伝熱特性向上が求められている。
本発明の目的は、より良好な熱伝達性を有する内面螺旋溝付管の提供を目的とする。

本形態の内面螺旋溝付管は、管本体の内周方向に沿って複数の溝とフィンが配列され、前記管本体の長さ方向に沿って前記複数の溝とフィンが螺旋状に形成された外径３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、前記管本体の内周に３０～６０条の前記フィンが形成された金属製内面螺旋溝付管であって、前記フィンが前記管本体の横断面に描かれるフィン頂角を－２．５°以上＋２．５°以下°の範囲とした横断面長方形状であり、フィン高さ（ｈ）とフィン幅（ｆ）の比（ｈ／ｆ）が、１．７５０以上３．１６１以下であり、前記管本体の周方向に隣接するフィン間の距離（ｃ）とフィン幅（ｆ）の比（ｃ／ｆ）が、１．５４７以上２．９６５以下であり、且つ、（ｈ／ｆ）と（ｃ／ｆ）の平均値が２．４以上２．６以下であることを特徴とする。

本形態の内面螺旋溝付管において、前記複数のフィンが前記管本体の内周方向に等間隔で配置されたことが好ましい。
本形態の内面螺旋溝付管において、前記フィンの上部側の幅（フィン頂幅）をａｍｍ、前記フィンの下部側の幅をｂｍｍと仮定すると、（ａ＋ｂ）／２の式で示されるフィン幅（ｆ）が０．０９１ｍｍ以上０．１３８ｍｍであることが好ましい。
本形態の内面螺旋溝付管において、前記フィン高さ（ｈ）が０．２２７ｍｍ以上０．３９２ｍｍ以下であることが好ましい。
本形態の内面螺旋溝付管において、前記管本体がアルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。
本形態の熱交換器は、先のいずれかに記載された内面螺旋溝付管を備えたことを特徴とする。

本形態によれば、外径３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、３０～６０条のフィンを有する金属製内面螺旋溝付管において、螺旋状のフィンのフィン頂角を０±１０°の範囲とした横断面長方形状とし、高さと幅の比、ｈ／ｆを０．９０以上３．４０以下、フィン間距離とフィン幅の比、ｃ／ｆを０．５０以上３．８０以下としたので、内部を流れる冷媒の濡れ縁長さを長く確保でき、かつフィン間に冷媒が入り込みやすい伝熱性に優れる内面螺旋溝付管を提供できる。
フィン間の間口が小さいと冷媒が螺旋溝に入り込み難くなるため、伝熱性が悪化する傾向となり、濡れ縁長さが長い方が伝熱性は良好となる。

外径３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、３０～６０条の螺旋状のフィンを有する金属製内面螺旋溝付管において、上述のようなサイズの横断面長方形状のフィンを従来の転造法では製造できないが、押出素管から捻りと引抜を同時に施す製造方法により、上述のサイズの螺旋状のフィンと螺旋溝を有する螺旋溝付管を実現できる。
螺旋状のフィン高さを高くすると、フィンは内面螺旋溝付管の中心に向かって高く延在するため、隣接するフィンどうしの先端間の間口は狭くなる。外径３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、３０～６０条のフィンを有する金属製内面螺旋溝付管において冷媒が入り込むために最低限の間口を確保する必要があり、その際に、内面螺旋溝付管の内面に存在するフィンの高さとフィン頂幅と条数との関係で上述の範囲を選択することが好ましい。

第１実施形態の内面螺旋溝付管を備えた熱交換器の一例を示す正面図である。 同熱交換器の一例を示す部分斜視図である。 第１実施形態の内面螺旋溝付管の横断面図である。 同内面螺旋溝付管の縦断面図である。 同内面螺旋溝付管の内面に形成されている螺旋状のフィンと螺旋溝の一例を示す説明図である。 従来構造の内面螺旋溝付管の内面に形成されている螺旋状のフィンと螺旋溝の他の例を示す説明図である。 内面螺旋溝付管の製造方法に用いる素管（直線溝付管）の斜視図である。 内面螺旋溝付管を製造する場合に用いる製造装置の一例を示す側面図である。 内面螺旋溝付管の製造装置において巻き出し側キャプスタンに対し素管を巻き付けて巻き出した状態を示す平面図である。 実施例１の内面螺旋溝付管を示す部分拡大写真である。 実施例２の内面螺旋溝付管を示す部分拡大写真である。 実施例１１の内面螺旋溝付管を示す部分拡大写真である。 実施例１２の内面螺旋溝付管を示す部分拡大写真である。 比較例１の内面螺旋溝付管を示す部分拡大写真である。 比較例４の内面螺旋溝付管を示す部分拡大写真である。 実施例１、１１、１２と比較例１の内面螺旋溝付管について凝縮熱伝達率を測定した結果の一例を示すグラフである。 実施例１、１１、１２と比較例１の内面螺旋溝付管について蒸発熱伝達率を測定した結果の一例を示すグラフである。 実施例１、１１、１２と比較例１の内面螺旋溝付管について凝縮圧損を測定した結果の一例を示すグラフである。 実施例１、１１、１２と比較例１の内面螺旋溝付管について蒸発圧損を測定した結果の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、便宜上特徴となる部分を拡大して強調表示している場合がある。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および図２は、本発明に係る第１実施形態の内面螺旋溝付管を備えた熱交換器の一例を示す概略図である。
この例の熱交換器１は、冷媒を通過させるチューブとしての内面螺旋溝付管２を蛇行させて設け、この内面螺旋溝付管２の周囲にアルミニウム製の板状の放熱板３を複数平行に配設した構造である。内面螺旋溝付管２は、平行に配設した個々の放熱板３を貫通するように設けた複数の挿通孔を通過して蛇行するように設けられている。

熱交換器１において内面螺旋溝付管２は、放熱板３を直線状に貫通する複数のＵ字状の主管２Ａと、隣接する主管２Ａの隣り合う端部開口同士をＵ字形のエルボ管２Ｂで接続してなる。Ｕ字状の主管２Ａとエルボ管２Ｂは、後に説明する内面螺旋溝付管２をＵ字状に屈曲し形成されている。また、放熱板３を蛇行状態で貫通している内面螺旋溝付管２の一方の端部側に冷媒の入口部４が形成され、内面螺旋溝付管２の他方の端部側に冷媒の出口部５が形成されることで熱交換器１が構成されている。
この構成の熱交換器１は、主管２Ａより若干径の小さな内面螺旋溝付管を放熱板３の挿通孔に通し、内面螺旋溝付管を拡管して主管２Ａを構成し、主管２Ａと放熱板３とを機械的に結合し組み立てられている。なお、熱交換器１において主管２Ａと放熱板３との接合は機械的接合法に限らず、ろう付け法などの他の接合法による接合であっても良い。また、拡管には、水圧拡管、プラグ拡管、エアー拡管など、公知のいずれの拡管方法を用いても良い。

［内面螺旋溝付管］
以下に、上述の熱交換器１に適用されている内面螺旋溝付管２について具体的に説明する。
図３は第１実施形態の内面螺旋溝付管２の一部を拡大した横断面図であり、図４は内面螺旋溝付管２の縦断面図である。

本実施形態の内面螺旋溝付管２は、後述する押出素管の捻り加工材である。内面螺旋溝付管２は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものを用いることができる。内面螺旋溝付管２にアルミニウム合金を用いる場合は、用いる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。また、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内面螺旋溝付管２を構成しても良い。
また、内面螺旋溝付管２はＪＩＳ規定のアルミニウム合金以外のアルミニウム合金から形成されていても良い。この実施形態ではアルミニウム又はアルミニウム合金からなる内面螺旋溝付管２を例として説明するが、本発明で目的とする伝熱管は引抜きダイスにより引抜きが可能な材料であれば適用可能であるので、銅系合金あるいは鉄系合金など、他の合金からなる管を用いて本形態に適用しても良いのは勿論である。

図３に示す内面螺旋溝付管２は、横断面の外形状が円形の管本体６からなる。管本体６の外径（管本体６の外周面６ａが描く円の直径）は、例えば、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。管本体６の内周面６ｂには、管本体６の長さ方向に沿って螺旋状に形成されたフィン７が管本体６の内周方向に所定の間隔をあけて３０～６０個（３０～６０条）設けられている。また、管本体６の内周方向に隣接する螺旋状のフィン７、７の間には、所定幅、例えば一定幅の螺旋溝８が形成されている。
図４に示すように内面螺旋溝付管２において、螺旋状のフィン７と螺旋溝８は管本体６の長さ方向に一定の捻れ角θ１を有し延在されている。
個々のフィン７あるいは螺旋溝８の捻り角θ１は、図４に示すように内面螺旋溝付管２の縦断面を描いた場合、管の内側中心部に表示される螺旋溝あるいは螺旋フィンの直線状に描かれる部分の延長線と管本体２の中心軸線（あるいは中心軸線の平行線）とのなす角度を示す。

管本体６の内周面６ｂに螺旋状のフィン７を所定間隔で複数形成することにより、内面螺旋溝付管２とその内部を流れる冷媒との熱交換効率を高めることができる。螺旋状のフィン７を備えた内面螺旋溝付管２は、押出加工により長さ方向に直線状に延在する直線状のフィンと直線状の溝を形成した図７に示す素管９に引き抜きながら捻り加工を付与することで形成できる。図７に素管９に形成されているフィン９Ａと溝９Ｂの一例を示す。

図３に管本体６の一部を横断面視して示すように、フィン７は、管本体６の内部側に位置する先端部７ａと、外周側に位置する底部７ｂと、先端部７ａと底部７ｂの間に位置する一対の側壁部７ｃとからなる横断面長方形状に形成されている。
フィン７の底部７ｂは、管本体６の内周部に位置し、内周面６ｂ、換言すると螺旋溝８の底面と連続されている。側壁部７ｃは、図３に示す管本体６の横断面において、管本体６の径方向に沿って直線的に延在されている。管本体６の横断面において、螺旋溝８の底面から管本体６の外周面までの肉厚は底肉厚（ｄ）と表記することができる。

図３、図４に示す構造の内面螺旋溝付管２において、管本体６の内周面の円周方向に設けられている複数のフィン７は、その先端部７ａの幅と底部７ｂの幅が等しいか、略等しい。従って、管本体６の周方向に隣接するフィン７、７間に形成されている螺旋溝８の溝幅は、溝底部側と溝開口部側において等しいか、略等しい。

図５に示すように管本体６の内周方向に隣接する２つのフィン７を左右に隣接させて示した場合、螺旋溝８の溝底からフィン７の先端部７ａまでの距離をフィン高さ（ｈ）と定義し、フィン７の先端部７ａの幅をフィン頂幅（ａ）と定義し、フィン７の底部７ｂの幅をフィン底部幅（ｂ）と定義し、隣接する２つのフィン７の間隔をフィン間隔（ｃ）と定義することができる。なお、図５に示すフィン７において、左右の側壁部７ｃは平行または略平行であるため、フィン幅（ｆ）はフィン底部幅（ｂ）と等しいか略等しい。左右の側壁部７ｃ、７ｃが略平行であることの定義については後に説明する。
また、図５に示す状態では、モデル表示して左右に隣接させた状態のフィン７、７を描いているが、図３に示すように管本体６の内周面６ｂは、所定の曲率の円弧状とされている。このため、隣接するフィン７、７間に形成されている螺旋溝８の溝幅は、溝底側で若干広く溝開口部側に向けて徐々に狭くなっている。

本実施形態の内面螺旋溝付管２において、管本体６の外径が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、フィン７が管本体６の内周方向に例えば３０～６０個（３０～６０条）程度形成されている。
フィン７の高さ（すなわち、管本体６の半径方向の寸法）は、０．１３ｍｍ以上０．５５ｍｍ以下程度である。また、内面螺旋溝付管２の底肉厚（螺旋溝８の底部に対応する管本体６の肉厚）は、０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下程度である。フィン７の厚さであるフィン頂幅は、０．０７ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下程度である。

一方、図５に示すフィン７とは異なり、図６に示すように等脚台形状の一般的な従来構造のフィン１４の場合、先端部１４ａにアールが形成され、先端部側が先細りとなるように側壁部１４ｃ、１４ｃが傾斜されている。このため、フィン１４においては、先端部１４ａの先端を形作るアールの中心をフィン１４の先端と見なし、この中心から螺旋溝８の底部までの距離をフィン高さ（ｈ）と定義することができる。フィン頂幅（ａ）は先端部１４ａの先端を形作るアールの内径と定義することができる。
フィン１４において側壁部１４ｃ、１４ｃの最底部は互いに接近しているが、側壁部１４ｃ、１４ｃの最底部間の距離をフィン間隔（ｃ）と定義することができる。なお、厳密には、図６に示すように側壁部１４ｃ、１４ｃの最底部において螺旋溝１６の底面に接続する部分には、０．０５ｍｍ程度のアールが形成されているので、側壁部１４ｃの延長面と螺旋溝１６の底面とが交わる位置を側壁部１４ｃの最底部と仮定し、左右の側壁部１４ｃ、１４ｃの最低部間の距離をフィン間隔（ｃ）と定義する。

図６に示すフィン１４において、フィン幅は上部側と下部側において異なるため、フィン１４においてフィン幅（ｆ）は、上下の幅の平均を取り、ｆ＝（ａ＋ｂ）／２と定義する。
なお、図６に示すフィン１４において側壁部１４ｃ、１４ｃがなす角をフィン頂角（θ）と定義することができる。
しかし、図５に示すフィン７においては、側壁部７ｃ、７ｃが平行または略平行のため、フィン頂角（θ）を図示できていないが、フィン７において側壁部７ｃ、７ｃが平行の場合のフィン頂角は０°と定義する。なお、本実施形態のフィン７において、側壁部７ｃ、７ｃがなす角として定義されるフィン頂角は、０±１０°の範囲であることが好ましく、０±５°の範囲であることがより好ましい。

フィン頂角（θ）が０±１０゜ということは、側壁部７ｃ、７ｃどうしが完全に平行な場合のフィン頂角（０°）を基準として、側壁部７ｃ、７ｃどうしが若干上窄まりとなるように各側壁部７ｃを０～＋５゜まで傾斜した等脚台形状を含むことを意味する。また、フィン頂角（０°）を基準として、側壁部７ｃ、７ｃどうしが若干上広がりとなるように、０°を下回り、－５゜までの角度で各側壁部５ｃを傾斜した逆等脚台形状を含むことを意味する。即ち、図３、図５に示すフィン７の横断面視において長方形とは、フィン頂角（θ）が０°以上＋５．０°以下まで傾斜させた場合と、０°以下－５．０°以上まで傾斜させた場合を含むことを意味する。
以上説明のように、フィン頂角が０°より小さく、－５゜までの範囲であることはフィン７が横断面視逆等脚台形状であることを意味し、フィン頂角が０°より大きく、＋５°までの範囲であることはフィン７が横断面視等脚台形状であることを意味し、これらは厳密には長方形状ではないが、本明細書ではフィン頂角が０±１０゜の範囲のフィン７であれば、横断面長方形状のフィンに包含する。

同様に、フィン頂角が０±５゜の範囲であることは、側壁部７ｃ、７ｃどうしが若干上窄まりになる等脚台形状の場合と、上広がりとなる逆等脚台形状の場合を含み、各側壁部７ｃを０°以上、＋２．５°以下まで傾斜させた場合と、０°以下、－２．５゜以上まで傾斜させた場合を含むことを意味する。
以上説明したように本実施形態では、便宜的に、側壁部７ｃ、７ｃどうしが完全平行なフィン頂角０°の状態から、側壁部７ｃが＋の角度傾斜して上窄まりの等脚台形状になる場合を正のフィン頂角で表し、側壁部７ｃが－の角度傾斜して上広がりの逆等脚台形状になる場合を負のフィン頂角で示すこととする。

本実施形態の内面螺旋溝付管２においては、外径が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、フィン７が内周方向に３０～６０条程度形成され、フィン高さが０．１３ｍｍ以上０．５５ｍｍ以下、底肉厚が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下、フィン頂幅が０．０７ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることが好ましい。
前述のサイズの内面螺旋溝付管２において、フィン頂幅を大きくし過ぎると、螺旋溝８の径方向の開口間口が狭くなりすぎて、螺旋溝８内に冷媒が入り難くなってしまい、熱伝達性が悪化するおそれがある。加えて、冷媒の圧力損失が大きくなってしまうという問題がある。フィン頂角を０±１０°とすることで前述のサイズのフィン７を設けて螺旋溝８の開口間口を十分に大きくすることができ、螺旋溝８への冷媒の流入を確実として冷媒への熱伝達性を高めるとともに、冷媒の流れをスムーズにできる。
また、前述の範囲のフィン高さとフィン頂幅に設定することで、フィン７を細く長くすることができ、冷媒とフィンとの濡れ縁長さを充分に確保し、伝熱面積を充分に確保することで良好な熱伝達率を確保することができる。

内面螺旋溝付管２において、フィン高さ（ｈ）とフィン幅（ｆ）の比（ｈ／ｆ）を０．９０以上３．４０以下とする。
（ｈ／ｆ）を０．９０以上とすることでフィン７の濡れ縁長さをできるだけ確保することができるが、下限値未満では濡れ縁長さが不足する。（ｈ／ｆ）が３.４０を超えると間口が狭くなることによる冷媒の流入不良が起こることによって熱交性能が低下する。
内面螺旋溝付管２において、管本体の周方向に隣接するフィン間の距離（ｃ）とフィン幅（ｆ）の比（ｃ／ｆ）を０．５０以上３．８０以下とする。
（ｃ／ｆ）を０．５０以上とすることで螺旋溝に対する冷媒の入り込みやすさを確保できるが、下限値未満では冷媒が螺旋溝に入り込み難くなる。（ｃ／ｆ）が３．８０を超えると濡れ縁長さが不足するようになり、またそれがフィン条数の低下をともなう場合は冷媒の巻き上げ効果を減ずることにつながり、熱交性能が低下する。
また、熱交性能はフィン高さとフィン幅とフィン間隔のバランスで良し悪しが変動することから（ｈ／ｆ）と（ｃ／ｆ）の平均値が０．８以上３．３以下とすることが良い。好ましくは、２．０以上２．８以下、更に好ましくは、２．４以上２．６以下とすると良い。

銅合金系、アルミニウム合金系の螺旋溝付管ともに従来では、一般的に溝転造法と呼ばれる製造方法により螺旋状の溝が形成されていた。溝転造法は、管内面の溝付プラグに管外周から転造ボールで管を押付け、溝付プラグの谷部に塑性流動で溝を形成する製造方法である。そのため、全ての溝は理想的に製造されていたとして、図６に示すフィン１４と螺旋溝１６が示す形状と同じようにフィン１４の頂点側（管中心側）の間口が底部側より大きくなっていた。また、溝転造法では図６に示す理想的なフィン１４の形状自体を実現することが難しく、フィン１４の形状が著しく歪んだ形状として作製されることが一般的であった。
一方、本実施形態の螺旋溝付管２では、上述のサイズのフィン７が形成されているので、螺旋状のフィン７の存在による乱流効果の促進、フィン７の周囲に生成する冷媒の膜厚の抑制効果、フィン７、７間の間口の大きさにより冷媒が螺旋溝８に容易に出入できる効果、長方形状のフィン７の存在により濡れ縁長さを長くしている効果等により、高い蒸発熱伝達率および高い凝縮熱伝達率を得ることができる。

＜製造方法＞
図７に示す素管９から図３、図５に示す横断面視長方形状のフィン７を製造するには、一例として、捻り引抜き加工を行う図８、図９に示す製造装置Ａを使用できる。
＜押出成形工程＞
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるビレットを押出成形することにより、図７に示す素管９を製造する。この素管９の内面には直線状のフィン９Ａと直線溝９Ｂが内周方向に等間隔で複数形成されている。
押出加工時に素管９に形成するフィン９Ａのコーナ部と直線溝９Ｂのコーナ部は、曲率半径０．００５～０．０２５ｍｍ程度の精度を実現できるので、図３または図５に示す横断面形状と同等の横断面長方形状のフィンを複数備えた内面螺旋溝付管を製造することができる。

＜捻り引抜き工程＞
次に、捻り引抜き工程について説明する。
捻り引抜き工程は、引抜きを行いながら前記素管９に捻りを付与することで、螺旋状のフィン７と螺旋溝８を有する内面螺旋溝付管２を形成する工程である。

＜捻り引抜き加工を行う製造装置＞
図８は、素管９に捻り引抜き加工を２回付与して内面螺旋溝付管２を製造する製造装置Ａを示す側面図である。まず、製造装置Ａの概要について説明する。
製造装置Ａは、公転機構３０と、浮き枠３４と、巻き出しボビン（第１のボビン）１１と、第１のガイドキャプスタン１８と、第１の引抜きダイス１７と、第１の公転キャプスタン２１と、公転フライヤ２３と、第２の公転キャプスタン２２と、第２の引抜きダイス１９と、第２のガイドキャプスタン６１と、巻き取りボビン（第２のボビン）７１とを備える。以下、各部の詳細について説明する。

（公転機構）
公転機構３０は、前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂを含む回転シャフト３５と、駆動部３９と、前方スタンド３７Ａと、後方スタンド３７Ｂと、を有している。
公転機構３０は、回転シャフト３５並びに、回転シャフト３５に固定された第１の公転キャプスタン２１、第２の公転キャプスタン２２および公転フライヤ２３を回転させる。
また、公転機構３０は、回転シャフト３５と同軸上に位置し回転シャフト３５に支持される浮き枠３４の静止状態を維持する。これにより、浮き枠３４に支持された巻き出しボビン１１、第１のガイドキャプスタン１８および第１の引抜きダイス１７の静止状態を維持する。

前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂは、ともに内部が中空の円筒形状を有する。前方シャフト３５Ａと後方シャフト３５Ｂは、ともに公転回転中心軸Ｃ（第１引抜ダイスのパスライン）を中心軸とする同軸上に配置されている。前方シャフト３５Ａは、前方スタンド３７Ａにベアリング式の軸受３６を介し回転自在に支持され、前方スタンド３７Ａから後方（後方スタンド３７Ｂ側）に向かって延在されている。同様に、後方シャフト３５Ｂは、後方スタンド３７Ｂに軸受を介し回転自在に支持され、後方スタンド３７Ｂから前方（前方スタンド３７Ａ側）に向かって延在されている。前方シャフト３５Ａと後方シャフト３５Ｂとの間には、浮き枠３４が架け渡されている。

駆動部３９は、駆動モータ３９ｃと直動シャフト３９ｆとベルト３９ａ、３９ｄ、プーリー３９ｂ、３９ｅとを有している。駆動部３９は、前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂを回転させる。
駆動モータ３９ｃは、直動シャフト３９ｆを回転させる。直動シャフト３９ｆは、前方スタンド３７Ａおよび後方スタンド３７Ｂの下部において前後方向に延在されている。
前方シャフト３５Ａの前方の端部３５Ａｂは、前方スタンド３７Ａを貫通した先端にプーリー３９ｂが取り付けられている。プーリー３９ｂは、ベルト３９ａを介し直動シャフト３９ｆと連動する。同様に、後方シャフト３５Ｂの後方の端部３５Ｂｂは、後方スタンド３７Ｂを貫通した先端にプーリー３９ｅが取り付けられ、ベルト３９ｄを介し直動シャフト３９ｆと連動する。これにより、前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂは、公転回転中心軸Ｃを中心に同期回転する。

回転シャフト３５（前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂ）には、第１の公転キャプスタン２１、第２の公転キャプスタン２２および公転フライヤ２３が固定されている。回転シャフト３５が回転することで、回転シャフト３５に固定されたこれらの部材は、公転回転中心軸Ｃを中心に公転回転する。

（浮き枠）
浮き枠３４は、回転シャフト３５の前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂの互いに向かい合う端部３５Ａａ、３５Ｂａに軸受３４ａを介し支持されている。また、浮き枠３４は、巻き出しボビン１１、第１のガイドキャプスタン１８および第１の引抜きダイス１７を支持する。
図９は、図８における矢印Ｘ方向から見た浮き枠３４の平面図である。図８、図９に示すように、浮き枠３４は、上下に開口する箱形状を有する。浮き枠３４は、前後に対向する前方壁３４ｂおよび後方壁３４ｃと、左右に対向するとともに前後方向に延びる一対の支持壁３４ｄと、を有する。

前方壁３４ｂおよび後方壁３４ｃには貫通孔が設けられ、それぞれ前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂの端部３５Ａａ、３５Ｂａが挿通されている。端部３５Ａａ、３５Ｂａと前方壁３４ｂおよび後方壁３４ｃの貫通孔との間には、軸受３４ａが介在されている。これにより、浮き枠３４には、回転シャフト３５（前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂ）の回転が伝達され難い。浮き枠３４は、回転シャフト３５が回転状態にあっても地面Ｇに対する静止状態を保つことができる。なお、公転回転中心軸Ｃに対し浮き枠３４の重心を偏らせる錘を設けて浮き枠３４の静止状態を安定させてもよい。

図９に示すように、一対の支持壁３４ｄは、巻き出しボビン１１、第１のガイドキャプスタン１８および第１の引抜きダイス１７を左右方向（図９紙面中の上下方向）両側に配置されている。一対の支持壁３４ｄは、巻き出しボビン１１を保持するボビン支持シャフト１２および第１のガイドキャプスタン１８の回転軸Ｊ１８を回転可能に支持する。また、支持壁３４ｄは、図示略のダイス支持体を介し第１の引抜きダイス１７を支持する。

（巻き出しボビン）
巻き出しボビン１１には、素管９が巻き付けられている。巻き出しボビン１１は、素管９を巻き出して後段に供給する。巻き出しボビン１１は、ボビン支持シャフト１２に着脱可能に取り付けられている。
図８に示すように、ボビン支持シャフト１２は、回転シャフト３５と直交する方向に延びている。また、ボビン支持シャフト１２は、浮き枠３４に自転回転可能に支持されている。なお、ここで自転回転とは、ボビン支持シャフト１２自身の中心軸を中心として回転することを意味する。ボビン支持シャフト１２は、巻き出しボビン１１を保持し、巻き出しボビン１１の供給方向に自転回転することで、巻き出しボビン１１からの素管９の繰り出しを補助する。
ボビン支持シャフト１２には、ブレーキ部１５が設けられている。ブレーキ部１５は、浮き枠３４に対するボビン支持シャフト１２の自転回転に制動力を与える。すなわち、ブレーキ部１５は、巻き出しボビン１１の巻き出し方向の回転を規制する。ブレーキ部１５による制動力により、巻き出し方向に搬送される素管９には、後方張力が付加される。

（第１のガイドキャプスタン）
第１のガイドキャプスタン１８は、円盤形状を有している。第１のガイドキャプスタン１８には、巻き出しボビン１１から繰り出された素管９が１周巻き掛けられる。第１のガイドキャプスタン１８の外周の接線方向は、公転回転中心軸Ｃと一致する。第１のガイドキャプスタン１８は、素管９を第１の方向Ｄ１に沿って公転回転中心軸Ｃ上に誘導する。
第１のガイドキャプスタン１８は、自転回転自在に浮き枠３４に支持されている。また第１のガイドキャプスタン１８の外周には、自転回転自在のガイドローラ１８ｂが並んで配置されている。本実施形態の第１のガイドキャプスタン１８は、複数のガイドローラ１８ｂが個々に回転するが、複数のガイドローラ１８ｂが回転すれば、素管９をスムーズに搬送できる。なお、図８において、ガイドローラ１８ｂの図示は省略されている。
図８に示すように、第１のガイドキャプスタン１８と巻き出しボビン１１との間には、管路誘導部１８ａが設けられている。管路誘導部１８ａは、例えば素管９を囲むように配置された複数のガイドローラである。管路誘導部１８ａは、巻き出しボビン１１から供給される素管９を第１のガイドキャプスタン１８に誘導する。

（第１の引抜きダイス）
第１の引抜きダイス１７は、素管９を縮径する。第１の引抜きダイス１７は、浮き枠３４に固定されている。第１の引抜きダイス１７は、第１の方向Ｄ１を引抜き方向とする。第１の引抜きダイス１７の中心は、回転シャフト３５の公転回転中心軸Ｃと一致する。また、第１の方向Ｄ１は、公転回転中心軸Ｃと平行である。
第１の引抜きダイス１７には、浮き枠３４に固定された潤滑油供給装置３４Ａにより潤滑油が供給される。
第１の引抜きダイス１７を通過した中間捻り管９Ｄは、浮き枠３４の前方壁３４ｂに設けられた貫通孔を介して、前方シャフト３５Ａの内部に導入される。

（第１の公転キャプスタン）
第１の公転キャプスタン２１は、円盤形状を有している。第１の公転キャプスタン２１は、中空の前方シャフト３５Ａの内外を径方向に貫通する横孔３５Ａｃに配置されている。第１の公転キャプスタン２１は、円盤の中心を回転軸Ｊ２１として、回転シャフト３５（前方シャフト３５Ａ）の外周部に固定された支持体２１ａに支持されている。
第１の公転キャプスタン２１は、外周の接線の１つが公転回転中心軸Ｃと一致する。
第１の公転キャプスタン２１には、公転回転中心軸Ｃ上の第１の方向Ｄ１に搬送される管材５が一周以上、巻き掛けられる。第１の公転キャプスタン２１は、管材を巻き掛けて前方シャフト３５Ａの内部から外部に引き出して公転フライヤ２３に誘導する。

第１の公転キャプスタン２１は、公転回転中心軸Ｃの周りを前方シャフト３５Ａとともに公転回転する。公転回転中心軸Ｃは、第１の公転キャプスタン２１の自転回転の回転軸Ｊ２１と直交する方向に延在されている。管材は、第１の公転キャプスタン２１と第１の引抜きダイス１７との間で捻りが付与される。この１回目の引き抜き捻り加工により、素管９は中間捻り管９Ｄに加工される。
第１の公転キャプスタン２１とともに、前方シャフト３５Ａには駆動モータ２０が設けられている。駆動モータ２０は、第１の公転キャプスタン２１を管材の巻き掛け方向（搬送方向）に駆動回転する。これにより、第１の公転キャプスタン２１は、管材に第１の引抜きダイス１７を通過するための前方張力を付与する。

（公転フライヤ）
公転フライヤ２３は、第１の引抜きダイス１７と第２の引抜きダイス１９との間で、中間捻り管９Ｄの管路を反転させる。公転フライヤ２３は、中間捻り管９Ｄを反転させ、搬送方向を第２の引抜きダイス１９の引抜き方向である第２の方向Ｄ２に向ける。より具体的には、公転フライヤ２３は、第１の公転キャプスタン２１から第２の公転キャプスタン２２に中間捻り管９Ｄを誘導する。

公転フライヤ２３は、複数のガイドローラ２３ａとガイドローラ２３ａを支持するガイドローラ支持体（図示略）とを有する。ここでは、煩雑さを解消するためガイドローラ支持体の図示を省略するが、ガイドローラ支持体は、回転シャフト３５に支持されている。ただし、フライヤの構造についてガイドローラは必須ではなく、単に管が通過するための板状の構造で、それに通過させるためのリングを取り付けた形状のものでも良い。
ガイドローラ２３ａは、公転回転中心軸Ｃに対し外側に湾曲する弓形状を形成して並列されている。ガイドローラ２３ａ自身が転動して中間捻り管９Ｄをスムーズに搬送する。公転フライヤ２３は、公転回転中心軸Ｃを中心として、浮き枠３４並びに浮き枠３４内に支持された第１の引抜きダイス１７および巻き出しボビン１１の周りを回転する。

公転フライヤ２３の一端は、公転回転中心軸Ｃに対し第１の公転キャプスタン２１の外側に位置している。また、公転フライヤ２３の他端は、中空の後方シャフト３５Ｂの内外を径方向に貫通する横孔３５Ｂｃを通過して後方シャフト３５Ｂの内部側に延在されている。公転フライヤ２３は、第１の公転キャプスタン２１に巻き掛けられて外側に繰り出された中間捻り管９Ｄを後方シャフト３５Ｂ側に誘導する。また、公転フライヤ２３は、中間捻り管９Ｄを後方シャフト３５Ｂの内部において、第２の方向Ｄ２に沿って公転回転中心軸Ｃに一致するように繰り出す。

（第２の公転キャプスタン）
第２の公転キャプスタン２２は、第１の公転キャプスタン２１と同様に、円盤形状を有する。第２の公転キャプスタン２２は、後方シャフト３５Ｂの端部３５Ｂｂの先端に設けられた支持体２２ａに自転回転が自在な状態で支持されている。また、第２の公転キャプスタン２２の外周には、自転回転自在のガイドローラ２２ｃが並んで配置されている。本実施形態の第２の公転キャプスタン２２は、複数のガイドローラ２２ｃが個々に回転するが、この回転により管材をスムーズに搬送できる。

第２の公転キャプスタン２２は、外周の接線の１つが回転中心軸Ｃと一致する。
第２の公転キャプスタン２２には、回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に搬送される管材５が一周以上、巻き掛けられる。第２の公転キャプスタン２２は、巻き掛けられた管材を回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に繰り出す。

第２の公転キャプスタン２２は、回転中心軸Ｃの周りを後方シャフト３５Ｂとともに回転する。回転中心軸Ｃは、第２の公転キャプスタン２２の回転軸Ｊ２２と直交する方向に延在されている。第２の公転キャプスタン２２から繰り出された中間捻り管９Ｄは、第２の引抜きダイス１９において縮径される。第２の引抜きダイス１９は、地面Ｇに対し静止しているため、第２の公転キャプスタン２２と第２の引抜きダイス１９との間で、中間捻り管９Ｄに捻りを付与できる。この２回目の引き抜き捻り加工により、中間捻り管９Ｄは、内面螺旋溝付管２に加工される。
第２の公転キャプスタン２２を支持する支持体２２ａは、回転中心軸Ｃに対し第２の公転キャプスタン２２と対称の位置に錘２２ｂを支持する。錘２２ｂは、後方シャフト３５Ｂの回転のバランスを安定させる。

（第２の引抜きダイス）
第２の引抜きダイス１９は、第２の公転キャプスタン２２の後段に配置される。第２の引抜きダイス１９は、反対の第２の方向Ｄ２を引抜き方向とする。第２の方向Ｄ２は、回転中心軸Ｃと平行な方向である。第２の方向Ｄ２は、第１の引抜きダイス１７の引抜き方向である第１の方向Ｄ１と反対である。中間捻り管９Ｄは、第２の方向Ｄ２に沿って第２の引抜きダイス１９を通過する。第２の引抜きダイス１９は、地面Ｇに対して静止している。第２の引抜きダイス１９の中心は、回転シャフト３５の回転中心軸Ｃと一致する。
第２の引抜きダイス１９は、例えば図示略のダイス支持体を介して架台６２に支持されている。また、第２の引抜きダイス１９には、架台６２に取り付けられた潤滑油供給装置６２Ａにより潤滑油が供給される。これにより第２の引抜きダイス１９における引抜力を軽減できる。

（第２のガイドキャプスタン）
第２のガイドキャプスタン６１は、円盤形状を有している。第２のガイドキャプスタン６１の外周の接線方向は、公転回転中心軸Ｃと一致する。第２のガイドキャプスタン６１には、公転回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に搬送される内面螺旋溝付管２が一周以上、巻き掛けられる。

第２のガイドキャプスタン６１は、回転軸Ｊ６１を中心に架台６２に回転可能に支持されている。また、第２のガイドキャプスタン６１の回転軸Ｊ６１は、駆動モータ６３と駆動ベルト等を介し接続されている。第２のガイドキャプスタン６１は、駆動モータ６３により、内面螺旋溝付管２の巻き掛け方向（搬送方向）に駆動回転する。なお、駆動モータ６３は、トルク制御可能なトルクモータを用いることが好ましい。
第２のガイドキャプスタン６１が駆動することによって内面螺旋溝付管２には、前方張力が付与される。これにより内面螺旋溝付管２は、第２の引抜きダイス１９における加工に必要な引抜き応力が付与され前方に搬送される。

（巻き取りボビン）
巻き取りボビン７１は、内面螺旋溝付管２の管路の終端に設けられ、内面螺旋溝付管２を回収する。巻き取りボビン７１の前段には、プーリー７２が設けられている。
巻き取りボビン７１は、ボビン支持シャフト７３に着脱可能に取り付けられている。ボビン支持シャフト７３は、架台７５に支持され、駆動モータ７４に駆動ベルト等を介し接続されている。

＜捻り引抜き工程＞
上述した製造装置Ａを用いて、内面螺旋溝付管２を製造する方法について説明する。
巻き出しボビン１１から素管９を繰り出して、予め素管９の管路にセットする。素管９を、第１のガイドキャプスタン１８、第１の引抜きダイス１７、第１の公転キャプスタン２１、公転フライヤ２３、第２の公転キャプスタン２２、第２の引抜きダイス１９、第２のガイドキャプスタン６１、巻き取りボビン７１の順に、通過させて、セットする。

第１のガイドキャプスタン１８は、素管９を回転中心軸Ｃ上に位置する第１の引抜きダイス１７のダイス孔に誘導する。
次に、素管９を第１の引抜きダイス１７に通過させる。更に、第１の引抜きダイス１７の後段で管材を第１の公転キャプスタン２１に巻き掛けて前記回転軸の周りを回転させる。これにより、素管９を縮径するとともに捻りを付与する（第１の捻り引抜き工程）。
第１の捻り引抜き工程において、素管９に適度な張力を付与することが可能となり、管材５に座屈・破断を生じさせることなく安定した捻り角を付与できる。
素管９は、第１の引抜きダイス１７により引抜きされるとともに、第１の公転キャプスタン２１により捻りが付与される。これにより、素管９の内部の直線状のフィン９Ａと直線溝９Ｂに捻りが付与される。
第１の捻り引抜き工程により素管９は、中間捻り管９Ｄとなる。中間捻り管９Ｄは、内面螺旋溝付管２の製造工程における中間段階の管材であり、内面螺旋溝付管２のフィン７と螺旋溝８より浅い捻り角のフィンと螺旋溝が形成された状態である。

次に、公転フライヤ２３に中間捻り管９Ｄを巻き掛けて、搬送方向を回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に向ける。更に、第２の公転キャプスタン２２に中間捻り管９Ｄを巻き掛けて、中間捻り管９Ｄを第２の引抜きダイス１９に導入する。
次に、第２の公転キャプスタン２２とともに回転する中間捻り管９Ｄを第２の引抜きダイス１９に通過させる。これにより、中間捻り管９Ｄを縮径するとともに捻りを付与し、リード角を更に大きくする（第２の捻り引抜き工程）。この第２の捻り引抜き工程により中間捻り管９Ｄは、内面螺旋溝付管２となる。ここで目的のリード角を有する内面螺旋溝付管２を得ることができる。

＜空引き工程＞
次に、内面螺旋溝付管２を仕上げ引抜きダイス７０に通過させる（仕上げ引抜き工程）。仕上げ引抜きダイス７０を通過することで、内面螺旋溝付管２の表面を整形できる。
以上説明した製造装置Ａによる捻り引抜き工程によれば、捻りと同時に引抜きを行っているため、素管９に捻りと縮径の複合応力を付与する為に、捻り加工に必要なせん断応力を低減させることが可能となり、素管９の座屈応力に達する前に、素管９に大きな捻りを付与できる。
内面螺旋溝付管２は、肉厚を薄くすることで、軽量化するとともに材料費を低減して安価とすることができる。すなわち、本実施形態によれば、軽量、安価かつ熱交換効率の高い内面螺旋溝付管２を製造できる。

図８、図９に示す製造装置Ａによれば、第１の捻り引抜き工程と、第２の捻り引抜き工程における、捻り方向を一致させて、素管９に捻りを付与し、大量生産が容易となる。
アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる３～１０ｍｍ程度などの細径の素管９に対し、捻りのみを作用させると容易に座屈するか破断する。この製造装置Ａでは捻りの作用と同時に引抜きを作用させて捻りによる座屈・破断を抑制しながら引き抜くので、上述のサイズの素管９であっても、座屈・破断させることなく捻りを付加できる。

なお、本明細書では、素管９から内面螺旋溝付管２を製造する場合に用いる製造装置として、図８、図９に示す製造装置Ａを用いたが、製造装置はこの例に限るものではなく、他に、特開２０１６－２２５０５号公報等に記載されている捻り引抜加工を行う製造装置を適用しても良い。

ＪＩＳＡ３００３系アルミニウム合金からなる素管をビレットから押出し、内周に沿って直線状の複数のフィンと複数の直線溝を交互に等間隔で全長に有する複数の各種サイズの押出素管を製造した。
次に、それらの素管に図８、図９に示す製造装置Ａを用いて捻り引抜き加工を施し、実施例１、２、７～９と参考例３～６、１０～１３、比較例１～１１の内面螺旋溝付管を製造した。また、以下の表１に示す実施例１、２、参考例１１、１２と比較例１、４の内面螺旋溝付管について、それらの周方向８箇所において、底肉厚（ｍｍ）とフィン高さ（ｍｍ）とフィン頂幅（ｍｍ）を測定した結果とそれらの平均値を計算した結果を示す。

また、以下の表２、表３に実施例１、２、参考例１１、１２と比較例１、４の内面螺旋溝付管について、表１の平均値から得られた底肉厚、フィン高さ（ｈ：ｍｍ）、フィン頂幅（ａ：ｍｍ）、フィン間距離（ｃ：ｍｍ）、フィン幅（ｆ：ｍｍ）、ｈ／ｆの値、ｃ／ｆの値と、各内面螺旋溝付管の外径、条数、フィン頂角（°）、流路面積（ｍｍ^２）、濡れ縁長さ（ｍｍ）、単管の熱交性能、さらにｈ／ｆとｃ／ｆの平均値を示す。また、表２には、その他の実施例と比較例について、表１と同様に求め、実施例１、２、参考例１１、１２と比較例１、４と同様に求めた結果を併記する。
単管の熱交性能の評価は二重管構造にて実施し、内管（伝熱管）に冷媒を、外管に水を対向流で流し、水の出入口の温度変化により、内管の管内熱伝達率を算出した。また、圧力損失は内管出入口の冷媒圧力差から算出して評価を行った。
熱交性能は、冷媒流量約２０ｋｇ/ｈでの単管の熱交性能評価結果において、凝縮熱伝達率が６．５ｋｗ／ｍ^２×℃以下で、かつ蒸発熱伝達率が８．０ｋｗ／ｍ^２×℃以下の場合を×と判断した。
凝縮熱伝達率が６．５ｋｗ／ｍ^２×℃超、８．０ｋｗ／ｍ^２×℃以下で、かつ蒸発熱伝達率が８．０ｋｗ／ｍ^２×℃超、１２．０ｋｗ／ｍ^２×℃以下の場合を△とし、凝縮熱伝達率が８．０ｋｗ／ｍ^２×℃超、９．５ｋｗ／ｍ^２×℃以下で、かつ蒸発熱伝達率が８．０ｋｗ／ｍ^２×℃超、１２．０ｋｗ／ｍ^２×℃以下の場合を〇とし、凝縮熱伝達率が９．５ｋｗ／ｍ^２×℃超、かつ蒸発熱伝達率が１２．０ｋｗ／ｍ^２×℃超の場合を◎とした。

図１０に実施例１に係る内面螺旋溝付管の横断面の一部を示し、図１１に実施例２に係る内面螺旋溝付管の横断面の一部を示し、図１２に実施例１１に係る内面螺旋溝付管の横断面の一部を示し、図１３に実施例１２に係る内面螺旋溝付管の横断面の一部を示し、図１４に比較例１に係る内面螺旋溝付管の横断面の一部を示し、図１５に比較例４に係る内面螺旋溝付管の横断面の一部を示す。

図１０～図１３に示すような実施例１、２、７～９と参考例３～６、１０～１３の内面螺旋溝付管であるならば、フィン頂角を０±１０°として横断面長方形状としているので、伝熱効率の良好なフィンを提供できる。
実施例１、２、７～９と参考例３～６、１０～１３の内面螺旋溝付管は、フィン高さ（ｈ）とフィン幅（ｆ）の比（ｈ／ｆ）を０．９０以上３．４０以下としているので、冷媒の濡れ縁長さを大きくすることができ、伝熱効率の良好な内面螺旋溝付管を提供できる。

実施例１、２、７～９と参考例３～６、１０～１３の内面螺旋溝付管は、管本体の周方向に隣接するフィン間の距離（ｃ）とフィン幅（ｆ）の比（ｃ／ｆ）を０．５０以上３．８０以下としているので、フィン間距離を広くすることができ、螺旋溝に対し冷媒が入り易い間口を確保しているので、伝熱効率の良好な内面螺旋溝付管を提供できる。
実施例１、２、７、８、９の内面螺旋溝付管は、フィン頂角を０±２．５°とし、また、フィン高さ（ｈ）とフィン幅（ｆ）の比（ｈ／ｆ）と管本体の周方向に隣接するフィン間の距離（ｃ）とフィン幅（ｆ）の比（ｃ／ｆ）の平均値を２．４～２．６としているため、より熱伝達効率の優れる内面螺旋溝付管を提供できる。

これらに対し、参考例１１の内面螺旋溝付管はフィン頂角を０°とし、（ｈ／ｆ）の値と（ｃ／ｆ）の値の平均値が望ましい範囲内であるため、濡れ淵長さが実施例１，２と同等であっても熱交性能は若干低下している。
次に、参考例１２の内面螺旋溝付管は、フィン頂角を０°とし、（ｈ／ｆ）が１．８を示し、（ｃ／ｆ）の値が１．１を示しており、いずれも望ましい範囲の値を示しているが、（ｈ／ｆ）の値と（ｃ／ｆ）の値の平均値が１．８を下回っていることから、熱交性能は実施例１，２より低下し、実施例１１よりも若干低下している。
次に、比較例１の内面螺旋溝付管は、（ｈ／ｆ）の値と（ｃ／ｆ）の値の平均値が望ましい範囲内であるが、フィン頂角が大きいため、大量に流入した冷媒によって薄い液膜を生成させることができず、効率よく乾き現象が起こらないことで熱交性能が悪化する。
次に、比較例２の内面螺旋溝付管は、（ｈ／ｆ）が３．６を示し、望ましい範囲から上方側に外れていることで、比較的細くて高いフィンが円周方向に存在していることになるが、フィン谷部の間隔が広くなることにより、同様の傾向で熱交性能が悪化している。
比較例３においては、フィン条数が少なく、また、（ｃ／ｆ）の値が４．１を示し、望ましい範囲から上方側に外れているが、同様の傾向で熱特性が悪化している。
次に、比較例４の内面螺旋溝付管は、フィン頂角が大きく、（ｈ／ｆ）が０．８５を示し、望ましい範囲から下方側に外れており、背の低いフィンが円周方向に存在することで濡れ縁長さが低下し、熱交性能が悪化する。比較例６～９においては、（ｈ／ｆ）と（ｃ／ｆ）のどちらかまたは両方が望ましい範囲から下方側あるいは上方側に外れており、同様の傾向で熱交性能が悪化している。
次に、比較例５の内面螺旋溝付管は、フィン頂角がマイナス側に大きく、（ｃ／ｆ）の値が０．４７を示し、望ましい範囲から下方側に外れており、フィントップの間口が狭くなることで冷媒が効率よく流れ込まず、熱交性能が悪化する。比較例１０においては、フィン条数が多く、また、（ｈ／ｆ）の値が３．６を示し、望ましい範囲から上方側に外れているが、同様の傾向で熱交性能が悪化する。
次に、比較例１１の内面螺旋溝付管は、（ｃ／ｆ）が望ましい範囲から上方側に外れており、濡れ縁長さが長いものの、フィン間が広くなることで薄い冷媒膜の生成が難しくなり、効率よく乾かなくなることで熱交性能が悪化する。

内面螺旋溝付管の熱交性能について、先に示した評価方法により評価を行った際の一部の結果を以下に示す。
図１６のグラフに、実施例１（◎）、参考例１１（〇）、参考例１２（△）、比較例１（×）の内面螺旋溝付管について凝縮熱伝達率を測定した結果を示し、図１７のグラフに、実施例１（◎）、参考例１１（〇）、参考例１２（△）、比較例１（×）の内面螺旋溝付管について蒸発熱伝達率を測定した結果を示す。

図１６と図１７のグラフに示すように、実施例１、参考例１１、１２の内面螺旋溝付管は、比較例１の内面螺旋溝付管に対し、凝縮熱伝達および蒸発熱伝達の両者の結果から熱伝達率が向上していることが明らかである。
このことから、外径３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、３０～６０条のフィンを有する金属製内面螺旋溝付管において、螺旋状のフィンのフィン頂角を０±１０°の範囲とした横断面長方形状とし、高さと幅の比、ｈ／ｆを０．９０以上３．４０以下、フィン間距離とフィン幅の比、ｃ／ｆを０．５０以上３．８０以下とすることにより、内部を流れる冷媒の濡れ縁長さを長く確保でき、フィン間に冷媒が入り込みやすい伝熱性に優れる内面螺旋溝付管を提供できることがわかる。

図１６と図１７のグラフに示すように、冷媒流量が増減してもこれらの関係に変化はなかった。このため、実施例１の内面螺旋溝付管は、比較例１の内面螺旋溝付管に対し、凝縮熱伝達および蒸発熱伝達の両方において熱伝達率が向上していることが明らかである。
また、内面溝形状によって熱交性能の良し悪しが変化しており、冷媒流量２０ｋｇ/ｈでの評価結果において、凝縮熱伝達率が６．５ｋｗ／ｍ^２×℃以下で、かつ蒸発熱伝達率が８．０ｋｗ／ｍ^２×℃以下の場合を×と判断し、凝縮熱伝達率が６．５ｋｗ／ｍ^２×℃超、８．０ｋｗ／ｍ^２×℃以下で、かつ蒸発熱伝達率が８．０ｋｗ／ｍ^２×℃超、１２．０ｋｗ／ｍ^２×℃以下の場合を△と判断し、凝縮熱伝達率が８．０ｋｗ／ｍ^２×℃超、９．５ｋｗ／ｍ^２×℃以下で、かつ蒸発熱伝達率が８．０ｋｗ／ｍ^２×℃超、１２．０ｋｗ／ｍ^２×℃以下の場合を〇と判断し、凝縮熱伝達率が９．５ｋｗ／ｍ^２×℃超、かつ蒸発熱伝達率が１２．０ｋｗ／ｍ^２×℃超の場合を◎と判断した。

図１８のグラフに実施例１（◎）参考例１１（〇）、参考例１２（△）、比較例１（×）の内面螺旋溝付管について凝縮圧損を測定した結果を示し、図１９のグラフに実施例１（◎）、参考例１１（〇）、参考例１２（△）、比較例１（×）の内面螺旋溝付管について蒸発圧損を測定した結果を示す。
図１８に示すグラフと図１９に示すグラフの対比から、実施例１、参考例１１、１２の内面螺旋溝付管と比較例１の内面螺旋溝付管を対比すると、凝縮圧損と蒸発圧損の値がほぼ同じであることから、冷媒流量１０～２５ｋｇ／ｈの広い範囲において圧損に関しては優劣が見られず、同等の性能を有していることが分かった。
従って、実施例１、参考例１１、１２に係る内面螺旋溝付管は、広い冷媒流量範囲において優れた熱伝導性を得ることができる。

１…熱交換器、２…内面螺旋溝付管、３…放熱板、６…管本体、６ａ…外周面、６ｂ…内周面、７…フィン、７ａ…先端部、７ｂ…底部、７ｃ…側壁部、８…螺旋溝、９…素管、９Ａ…直線状のフィン、９Ｂ…直線溝、Ａ…製造装置、１４…フィン、１４ａ…先端部、１４ｂ…底部、１４ｃ…側壁部、１６…螺旋溝、ａ…フィン頂幅、ｂ…フィン底部幅、ｃ…フィン間隔、ｈ…フィン高さ、θ…フィン頂角、１１…巻出しボビン、１７…第１の引抜きダイス、１８…第１のガイドキャプスタン、１９…第２の引抜きダイス、２１…第１の公転キャプスタン、２２…第２の公転キャプスタン、２３…公転フライヤ。

Claims (6)

1. 管本体の内周方向に沿って複数の溝とフィンが配列され、前記管本体の長さ方向に沿って前記複数の溝とフィンが螺旋状に形成された外径３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、前記管本体の内周に３０～６０条の前記フィンが形成された金属製内面螺旋溝付管であって、
   前記フィンが前記管本体の横断面に描かれるフィン頂角を－２．５°以上＋２．５°以下°の範囲とした横断面長方形状であり、
   フィン高さ（ｈ）とフィン幅（ｆ）の比（ｈ／ｆ）が、１．７５０以上３．１６１以下であり、
   前記管本体の周方向に隣接するフィン間の距離（ｃ）とフィン幅（ｆ）の比（ｃ／ｆ）が、１．５４７以上２．９６５以下であり、
   且つ、（ｈ／ｆ）と（ｃ／ｆ）の平均値が２．４以上２．６以下であることを特徴とする伝熱性に優れた内面螺旋溝付管。
2. 前記複数のフィンが前記管本体の内周方向に等間隔で配置されたことを特徴とする請求項１に記載の伝熱性に優れた内面螺旋溝付管。
3. 前記フィンの上部側の幅（フィン頂幅）をａｍｍ、前記フィンの下部側の幅をｂｍｍと仮定すると、（ａ＋ｂ）／２の式で示されるフィン幅（ｆ）が０．０９１ｍｍ以上０．１３８ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の内面螺旋溝付管。
4. 前記フィン高さ（ｈ）が０．２２７ｍｍ以上０．３９２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の内面螺旋溝付管。
5. 前記管本体がアルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の伝熱製に優れた内面螺旋溝付管。
6. 請求項１～請求項５のいずれか一項に記載された内面螺旋溝付管を備えたことを特徴とする熱交換器。

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