JPH03189013A - 内面加工伝熱管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、冷凍機や空調機器等の熱交換器に使用される
内面加工伝熱管の製造方法に関するものてあり、特に、
内部で冷媒を沸騰又は凝縮させ、管外の流体との間で熱
交換を行なう沸騰型又は凝縮型の内面加工伝熱管の製造
方法に関するものである。

「従来の技術」 第７図のように、中心にロッド２１を取付けたフローテ
ィングプラグ２と、ロット２１の先端に回転自在に保持
され、外周に軸心に対して所定のねじれ角を有する螺線
状の溝を多数形成した溝付きプラグ３とを金属製の管材
１内の所定位置に挿入し、管材１を図の右方向に引抜き
ながら、フローティングプラグ２と縮径ダイス４との共
働により管材ｌを縮径し、前記溝付きプラグ３の位置で
管材ｌの外周を遊星回転するロールからなる複数の転造
工具５により、前記管材１を溝付きプラグ３の表面に押
圧して縮径しつつ当該管材ｌの内面に多数の溝ｌＯを加
工し、この管材ｌを図示しない仕上げダイスで空引きし
て伝熱管を製造する技術は、例えば特開昭５４−３７０
５９号（特公昭６１−５９８０６号）公報で開示されて
いるように公知である。

また、管材１の内面に前述ような溝１０を形成した後、
前記溝付きプラグ３及び転造工具５と同様な手段により
、前記管材ｌ内に前記溝１０と交叉する図示しない他の
多数の溝を形成する技術も公知である。

第７図で説明した従来の内面加工伝熱管の製造方法及び
製造装置より、管材ｌの内面に溝１０を形成する過程を
第８図及び第９図を参照して説明すると、複数の転造工
具５はその公転と管材１の引抜きにより当該管材ｌの表
面に対して螺線軌跡を描いて圧接される。第８図で示す
ように、一の転造工具により溝付きプラグ３の表面に管
材１を押圧するとき、被押圧部における管材ｌの部分Ａ
〜Ｃでは、溝付きプラグ３表面の凹凸が管材ｌの内面に
転写され易いように３溝付きプラグ３の溝深さｄに対す
る金属の押込み量が引抜方向に沿って徐々に大きくなり
、管材ｌの部分Ａ〜Ｅにおいて前記押込み量は一定かつ
最大になる。

これにより、第９図で拡大して示すように、管材ｌ内に
は、溝付きプラグ３の表面に対して転造工具５か当該管
材１を押圧する全長さしく転造工具５による管材ｌの被
押圧部における管材ｌとプラグ３表面との接触長さ）に
おいて、管材１の引抜方向後端部で溝付きプラグ３表面
の凹凸が不十分（不完全）に転写された部分Ｌ１と、こ
れに連続して当該凹凸が十分（完全）に転写された部分
Ｌ２とが形成される。

第８図における管材ｌの部分Ａ〜Ｅは、第９図における
管材ｌ内の凸条１１の部分１１ａ〜１１ｅに対応するが
、第９図のように、管材ｌ内に形成され始めた凸条１１
の部分１１ａ〜ｌｌｃては管材１の引抜方向イに沿って
上り傾斜した状態になり、これに隣接する溝１ｏの形成
され始めの部分は逆に引抜方向イに沿って下り傾斜した
状態になる。そして、溝付きプラグ３の設置位置におい
て、一の転造工具５か管材ｌを押圧した後、これに連続
して遊星回転する次の転造工具が管材を押圧する間に管
材ｌが引抜かれる距離、すなわち転造ピッチＰが、一の
転造工具５によって溝付きプラグ３の表面の凹凸が十分
に（完全に）転写される長さＬ２よりも小さいために、
一の転造工具５により管材１内に凸条１１及び溝１０が
不充分に転写されたし１部分を、連続する次の転造工具
が管材１を押圧することになり、その結果前記不充分な
転写部分１１もＬ２の部分同様に十分な転写に形成され
る。

すなわち、このように一定方向へ移動する管材１に対し
、溝付きプラグ３上で同じ部分を複数の転造工具が遊星
回転しなから鰻返し押圧するため、全体としてプラグ３
の凹凸が管材ｌの長手方向へ完全に転写されて管材１内
面に同一断面の溝１０及び凸条１１が連続して形成され
る。

溝１０と凸条１１の断面形状は、プラグ３の外周に形成
される溝の断面形状によって定まるが、これらの断面形
状についても種々の工夫がなされている。

「発明が解決しようとする課題」 空ｖＲｍ用熱交換器類に対しては、近年ヒートポンプ式
エアコンの普及に伴なって高性能化や小型軽量化の要求
が強くなっているが、第７図の従来の方法及び装置によ
っては、管の内面に特定形状の溝と凸条が交互に形成さ
れるだけであり、伝熱性能の向上には限界がある。

また、二組の溝付きプラグ３と転造工具５とによって管
内面に溝及び凸条を形成するのは、管材に対する引抜荷
重が大きくなり、引抜速度を極端に遅くしなければ管材
か破断するので、製造コストが高くなる。

本発明の目的は、既存の製造装置を大きく改造すること
なく、製造コストも第７図のような既存の方法及び装置
に比較して高くならず、しかも。

従来の内面溝加工管に比べはるかに伝熱性能のよい伝熱
管を製造する方法を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 本発明に係る内面加工伝熱管の製造方法は、前述の目的
を達成するため、外周に多数の溝を形成した溝付きプラ
グを管材内の所定位置に挿入し、前記管材を管軸に沿い
一定方向へ移動させながら、前記溝付きプラクの位置で
前記管材の外周を当該外周面に接触しつつ遊星回転する
ロール又はボールよりなる複数の転造工具により、前記
管材を外周から前記溝付きプラグ表面に押圧して当該管
材内に凹凸を加工する伝熱管の製造方法において、前記
溝付きプラグの表面における一の転造工具による管材の
押圧に連続して後続の次の転造工具が管材を押圧する間
に管材が移動する距離、すなわち転造ピッチＰと、一の
転造工具により溝付きプラグ表面に管材を押圧する全長
さしと、一の転造工具の押圧により溝付きプラグ表面の
凹凸が管材に対して十分に転写される長さＬ２とが、Ｌ
２＜　Ｐ。

〈Ｌの式の範囲に設定された状態で前記管材°を移動さ
せることを特徴としている。

前記溝付きプラグは、適当な手段によりその管軸方向に
対する位置を微調整できるように構成するのが好ましい
。

「作用」 本発明に係る製造方法によれば、溝付きプラグの表面に
おいて、一の転造工具により管材を押圧する全長さしと
、一の転造工具により管材内に溝付きプラグ表面の凹凸
が十分に転写される長さＬ２と、一の転造工具が管材を
押圧してから連続する次の転造工具が管材を押圧する間
に管材か移動する距離、すなわち転造ピッチＰとが、Ｌ
２＜　Ｐ　＜　Ｌの式の範囲に設定された状態で前記管
材を移動させるのて、第９図において、一の転造工具で
溝付きプラグ表面の凹凸が管材の内面へ不充分に転写さ
れた部分Ｌ１が最終的に一部残り、その結果、管材の内
面に形成される各溝の間には、長手方向に沿い上部に同
一方向に傾斜（管材の移動方向に上り傾斜）した傾斜部
を有する所定長さの隆起部が繰返し形成され、前記各溝
の底部には、前記傾斜部との隣接部分毎に当該隆起部の
傾斜部とは反対方向に傾斜する傾斜面が長手方向に沿っ
て繰返し形成される。

すなわち、管の内面が微細な無数の凹凸になり、この凹
凸によって伝熱性能を向上させ、かつ。

隆起部と溝底部に繰返し形成される傾斜により、管内の
圧力損失は従来の内面溝加工管とほとんど変わらない伝
熱管が製造される。

「実施例」 第１図は本発明方法の実施例を説明するための製造装置
の一例を示す断面図である。

カップ状の固定台４１の内部には、解放端を一部突出さ
せてカップ状のダイスホルダ４２か挿入され、このダイ
スホルダ４２内には、金属製の管材１を通す縮径ダイス
４が固定されている。

ダイスホルダ４２の解放端外周部にはねじ４３か形成さ
れ、この開放端外周部にナツト状のストッパ４０をねじ
締め、このストッパ４０によってダイスホルダ４２が固
定台４１から脱出しなし１ように構成されている。

縮径ダイス４内には、管材ｌ内に挿入された状態の７０
−テイングブラグ２が設けられ、このフローティングプ
ラグ２の軸心に固定されたロット２１には、フローテン
グブラグ２の前方（管材ｌの引抜方向イに沿う前方）に
位置するように、外周に管軸に対してねじれ角１８度の
多数の螺線状の溝３１を有する溝付きプラグ３が回転自
在に保持されている。

前記溝付きプラグ３の設置位置には、管材１の外周をそ
の外周面に押圧接触して遊星回転するロールよりなる三
個の転造工具５が等角度間隔に設けられているが、この
実施例においては、各転造工具５により溝付きプラグ３
表面に管材１を押圧する長さ、すなわち、一の転造工具
５で管材ｌを溝付きプラグ３表面へ押圧する全長さしカ
イ２．１■、前記一の転造工具５で溝付きプラグ３表面
の凹凸を管材１の内面へ十分に転写する長さＬ２力（３
，８＋ｕａ、不充分に転写される長さＬｌ力＜１．３ｍ
■、プラグ３表面において一の転造工具５カイ管材１を
押圧してから次の転造工具５カイ押圧するまでに管材が
移動する距離、すなわち転造ピッチＰが２ｍ■となるよ
うに、転造工具５の公転数、管材の引抜速度、及び溝付
きプラグ３と転造工具５の位置関係か設定しである。

前記ダイスホルタ４２の解放端部のねじ４３とこれにね
じ着けたストッパ４０とはプラグ３の軸方向の位置を微
調整する微動調整手段４ａを構成しており、ナウト状の
ストッパ４０を回すことによりプラグ３が軸方向に微動
させ、前記の接触長さ文を調整することかできる構造で
ある。この微動調整手段４ａは他の構造であってもよい
。

前記製造装置においては、転造工具５の設置位置の前方
（管材ｌの引抜き方向前方）に図示しない空引きダイス
を設ける。

管材１が縮径することを要しない程度のものであれば、
フローティングプラグ２及び縮径ダイス４は不用であり
、この場合は、ロット２１の端部を管材１外にある図示
しなし１部材に支持させる。

図示しない引抜機により、銅製の管材１を第１図の矢印
イの方向へ定速で引抜きなカイら、フローティングプラ
グ２と縮径ダイス４との共働により管材ｌを縮径し、こ
の縮径された管材１を前記転造ピッチで公転する転造工
具５と溝付きプラグ３とによってさらに縮径すると同時
に、内面へ断面における溝数６０．管軸に対する溝のね
じれ角１８度の溝加工を行ない、図示しない空引きダイ
スで空引きして外径９．５３ｍ１＋の内面加工伝熱管を
製造した。

第２図で拡大して示すように、この伝熱管６の内面の溝
６０相互の間には、頂部における最大肉厚が約０．４５
ｍｍであって、溝６０に沿い上部に同一方向に傾斜（製
造時の管材１の引抜方向イに上り傾斜）した傾斜部６２
を有するほぼ一定長さ見の隆起部６１が繰返し形成され
、前記各溝６０の底部には、前記隆起部６１における傾
斜部６１との隣接部分毎に、傾斜部６２とは反対方向に
傾斜する傾斜面６３が長手方向に沿い繰返し形成された
。

最大溝底肉厚ｔ■ａｘは０．３ｍｍ、最小溝底肉厚ｔｍ
ｉｎは０．２５ｍｍであった・ 隆起部６１相互間の段部と溝６ｏにおける傾斜面６３相
互の段部が形成される軌跡は、管軸に対して螺線状にな
っている。

この実施例の製造方法によって製造した伝熱管と、従来
の製造方法による内面溝加工伝熱管（外径９．５３ｍｍ
、溝数６０、溝のねじれ角１８度、溝深さ０．２ｍｍ）
とを、それぞれ二重管式熱交換器に組込んで管内の蒸発
熱伝達率と凝縮熱伝達率とを測定したところ第４図及び
第５図のような結果を得た。この結果によると、前記実
施例の製造方法で製造した伝熱管は、従来の方法で製造
した内面溝加工伝熱管に比較して、蒸発性能で約６０％
、凝縮性能°Ｃ約４０％それぞれ性能が向上している。

また、管内の圧力損失を比較したか、前記従来の方法で
製造した内面加工伝熱管とほとんど変らなかった。

転造ピッチＰを前記実施例と同様に設定し、管材１の被
押圧部における溝付きプラグ３と管材１との接触長さ（
一の転造工具５による全押圧°長さ）Ｌを変化させて同
様なサイズの伝熱管を製造したところ、この長さしにお
いてプラグ３表面の凹凸か十分かつ完全に転写される長
さＬ２と、大溝底肉厚ｔ＋ｉａｘと最小溝底肉厚ｔｗｉ
ｎの差との関係は第４図のとおりてあり、他の条件を一
定にした場合、管材１に対するプラグ３と転造工具５と
の押圧部長さを微調整することによって、隆起部６１や
溝６０の段部のサイズを選択することができる。

また、量産時においては、プラグ３の軸方向への位置を
ＷＬ調整して前記押圧部長さを調整することにより、管
の内面に安定した無数の凹凸を加工し続けることができ
る。

一の転造工具の押圧によって溝付きプラグ３表面の凹凸
を十分に転写される長さＬ２をゼロ又ζまゼロに近くな
るように設定すると、第３図のように、隆起部６１の傾
斜部６２及び溝６０の傾斜面６３を階段状に連続した状
態に形成すること力くできる。

なお、本発明に係る製造方法は、前記実施例のみに限定
されることなく、特許請求の範囲におｌ、％て適宜変更
して実施することができる。

「発明の効果」 本発明に係る伝熱管の製造方法によれば、管内の圧力損
失をさ程増大させないで伝熱性能のより優れた内面加工
伝熱管を製造することができ、しかも、従来の装置をわ
ずかに改良するのみで低コストで製造することがてきる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る製造方法の一例を説明するため製
造装置の部分断面図、第２図は本発明実施例の方法で製
造した伝熱管の部分拡大展開斜視図、第３図は本発明方
法で製造した伝熱管の他の例を示す部分拡大展開斜視図
、第４図及び第５図は本発明実施例の方法で製造した伝
熱管と、従来の方法で製造した伝熱管との伝熱性能を比
較した線区、第６図は本発明実施例の方法によって伝熱
管を製造する場合において、内面の溝の最大溝底肉厚と
最小溝底肉厚の差と、管材内面に溝付きフ。 ラグ表面の凹凸が十分かつ完全に転写される長さし２ど
の関係を示す線図、第７図は従来の製造方法を説明する
ための装置を示す断面図、第８図は従来の方法で伝熱管
を製造する際に、内面に均一な溝及び凸条か形成される
過程を示す部分拡大断面図、第９図は従来の方法及び装
置て管材内に形成されはじめる溝及び凸条を示した部分
拡大斜視図である。 図中主要符号の説明 ｌは管材、２はフローティングプラグ、３は外周に多数
の溝を有するプラグ、４は縮径用のダイス、４ａは微動
調整手段、４０はストッパ、４２はダイスホルダ、５は
転造工具、６は伝熱管、６０は溝、６１は隆起部、６２
は傾斜部、６３は傾斜面、Ｐは溝付きプラグの表面にお
ける一の転造工具による管材の押圧に連続して後続の次
の転造工具が管材を押圧する間に管材が移動する距離、
すなわち転造ピッチ、Ｌは一の転造工具により溝付きプ
ラグ表面に管材を押圧する全長さ、し１は一の転造工具
の押圧により溝付きプラグ表面の凹凸が管材に対して不
充分に転写される長さ、　Ｌ２は一の転造工具の押圧に
より溝付きプラグ表面の凹凸が管材に対して十分に転写
される長さを示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、外周に多数の溝を形成した溝付きプラグを管材
   内の所定位置に挿入し、前記管材を管軸に沿い一定方向
   へ移動させながら、前記溝付きプラグの位置で前記管材
   の外周を当該外周面に接触しつつ遊星回転するロール又
   はボールよりなる複数の転造工具により、前記管材を外
   周から前記溝付きプラグ表面に押圧して当該管材内に凹
   凸を加工する伝熱管の製造方法において、前記溝付きプ
   ラグの表面における一の転造工具による管材の押圧に連
   続して後続の次の転造工具が管材を押圧する間に管材が
   移動する距離、すなわち転造ピッチＰと、一の転造工具
   により溝付きプラグ表面に管材を押圧する全長さＬと、
   一の転造工具の押圧により溝付きプラグ表面の凹凸が管
   材に対して十分に転写される長さＬ２とが、Ｌ２＜Ｐ＜
   Ｌの式の範囲に設定された状態で前記管材を移動させる
   ことを特徴とする、内面加工伝熱管の製造方法。
2. （２）、前記溝付きプラグの管軸方向に対する位置を微
   調整できる微動調整手段を備えた、請求項１に記載の内
   面加工伝熱管の製造方法。