JPH04172186A - 内面溝付き管の製造方法 - 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、電縫管方式による内面溝付き管の製造方法に
係わり、特に、溶接部の落ち込み現象および管体内面側
へのビード（溶接痕）突出を防止するたぬの改良に関す
る。

「従来の技術」 この種の内面溝付き管は、例えば空調装置や冷蔵庫等の
熱交換器において、蒸発管や凝縮管等の伝熱管として主
に使用されるものであり、最近では、内面に螺旋状等の
溝を形成したものも広く市販されている。

このように内面に溝を形成した伝熱管では、溝なし伝熱
管に比して次のような利点が得られる。・■　伝熱管を
凝縮管として使用した場合には、凝縮管内を流れる熱媒
体の蒸気を溝の間の突条部により乱流にし、さらに突条
部を凝縮核として熱媒蒸気の凝縮効果を高め、液化を促
進する。また、凝縮した熱媒液体を、溝内における表面
張力によって効率的に伝熱管の長手方向に流し、還流効
果を増す。

■　蒸発管として使用した場合には、内面溝のエツジが
気泡を発するたぬの蒸発核となり、沸騰を促進して熱媒
体の気化効率が向上する。まに、溝内における表面張力
によって、熱媒体が伝熱管の長手方向に流れ、伝熱管の
内面に均一に分散される。

内面溝付き管を製造する方法としては、金属管に引き抜
きまたは転造加工を施す方法が一般的であるが、本発明
者らは、これら製造方法よりも生産性が高められる電縫
管方式の採用を検討している。

第４図は、電縫管方式による内面溝付き管の製造方法の
一例を示す図である。この方法ではまず、一定幅で長尺
の金属板条材ｌを溝形成ロール２および支持ロール３に
より圧延し、その−面に多数の溝を形成する。

各ロール２，３　の詳細を第５図に示す。溝形成ロール
２の外周面には、多数の突条２Ａが周方向に対して一定
角度傾斜して形成されており、これら突条２Ａにより、
板条材Ｉの両端部を除く部分の表面には、長手方向に対
して傾斜した多数の溝ＩＡか形成される。

また、溝形成ロール２の両端には、耳部と称される両端
圧延部２Ｂが一定幅に亙ってそれぞれ設けられており、
第６図に示すように、これら両端圧延部２Ｂによって、
板条材１の両端には一定幅の平坦部ＩＢがそれぞれ形成
される。これら平坦部ＩＢは、電縫工程における溶接の
安定化を図るためのものである。

次に、溝ＩＡおよび平坦部ＩＢが形成された板条材ｌは
、第４図に示すようにロール成形装置４に通され、複数
対の成形ロールにより溝形成面を内側にして管状に丸め
られる。丸められた板条材５は電縫装置６に通され、突
き合わされた両側縁部が溶接されて管体７となる。管体
７はさらに縮径装置８に通され、所定の外径まで縮径さ
れて伝熱管９とされる。

「発明が解決しようとする課題」 しかし、上記の製造方法では、第８図に示すように溶接
部７の外面側および内面側の双方に溶けた金属がはみ出
し、突出する溶接痕（溶接ビード）Ｘ、Ｙ　が生じるこ
とは避けられなかった。

管体７の外面側に形成されるビードＸは、溶接後に管体
７の外周面を研削することにより容易Ｉこ除去できるが
、管体７の内面側に突出したビードＹは、このような方
法では除去できず、そのまま製品の内部に残ることにな
る。

この場合、管体７の外面に冷却フィンを固定する際や、
管体７同士を接続するために端部に拡管部を形成する際
などに、管体７の内部に拡管プラグを通して外径を拡大
すると、前記溶接ビードＹが拡管プラグにより削り取ら
れ、その一部が管体７の内面に付着する。そしてこれら
付着片が、伝熱管９の使用時に冷媒の流れにより剥離し
、冷媒とともに流れて熱交換器のポンプ等に溜まり、ポ
ンプ詰まり等の支障を生じることがあった。

また、従来の製造方法では、第１θ図に示すように、成
形された伝熱管９の溶接部７Ａが内側に凹む現象（以下
、落ち込みと称する）かしばしば生じ、問題となってい
た。

このような落ち込みか生じると、伝熱管９の美観を損な
うだけでなく、前記のように伝熱管９の内部に拡管プラ
グを通して外径を拡大する際には、溶接部７Ａｊこ応力
が集中して亀裂を生じ、不良品が発生する原因となる。

そこで本発明者らは、前記溶接ビードならびに落ち込み
現象を詳細に検討し、次のような新規な知見を得るに至
った。

■　従来の製造方法では、成形ロールにより多段階に板
条材Ｉを丸め、高周波コイルによって板条材１の両端部
ＩＢを加熱溶融した後、第７図に示すように両端部ＩＢ
を−はぼ平行に対向させて突き合わせていた。このため
、各端部ＩＢを圧接すると、溶融していた金属Ｍが外周
側および内周側に押し出され、ビードＸ、Ｙを形成する
。

■　板条材１の両端部ＩＢを突き合わせる際に、これら
の端面か上記のように平行に衝突すると、第９図に示す
ように両端部ＩＢは曲面状に曲がらず平板状のまま基端
部（イ）から屈曲し、溶接後の管体７の外周面には平坦
部（Ｉ　Ｂ＝　ｌ　Ｂ）が生じる。

そして、この管体７を縮径装置８に通すと、第１Ｏ図に
示すように前記平坦部（ｌＢ＋ｌＢ）か溶接部７Ａを中
心として伝熱管９の内側へ座屈し、落ち込みを生しる。

「課題を解決するための手段」 本発明は上記知見に基づいてなされｆ二ものであり、板
条材を溝形成ロールで圧延し、この板条材の一面の幅方
向両端部を除く部分に多数の溝を形成するとともに、前
記両端部を相対的に薄肉に圧延する溝形成工程と、 前記溝を形成した板条材を溝形成面を内側にして管状に
成形し、さらに前記両端部の突き合わせ部分を溶接して
管体とする電縫工程とを具備する内面溝付き管の製造方
法において、 前記電縫工程で前記板条材の両端部を突き合わせて溶接
する際に、これら両端部の突き合わせ角度を１５０〜１
７０°に設定したことを特徴とする。

ｔお、前記溶接に際しては、前記両端部の突き合わせ端
面および外周面のみを溶融し、両端部の内周面を溶融し
ない条件で前記板条材を加熱することか望ましい。

１−作　用」 この内面溝付き管の製造方法では、板条材の両端部を接
合する過程において、板条材の両端部の突き合わせ端面
の溶融層は互いに押し潰されつつ、これら端面のｒ」で
溶融金属が管体内面側から外面側へと流れる。このため
、溶接ビードは管体の外周側にのみ生じて、内周側には
生じないか、たとえ生じても極く僅かで済む。

また、板条材の両端部は、突き合わせ直後において管体
外周面の設定位置よりも外方に突出しており、突き合わ
せの進行に伴い徐々に内方に変形していくので、この接
合部分が平坦部化することはない。このため、さらにこ
の管体を縮径する際に、突き合わせ部分が内側に折れ曲
かつて落ち込みを生じることがなく、伝熱管の外周面は
ほぼ完全な円周面となる。

「実施例Ｊ 以下、本発明に係わる内面溝付き管の製造方法を具体的
に説明する。

第１図は本発明の特徴点である電縫工程を示す断面図で
ある。図中符号Ｉは内面に多数の溝ＩＡが形成された板
条材１であり、成形装置の肪段部（図示路）によってほ
ぼ管状に丸められ、高周波加熱コイル等の加熱手段によ
って両端部ＩＢが加熱されたうえ、一対の成形ロールＲ
１，Ｒ２によってこれら端部ＩＢを突き合わせた状態に
ある。

本発明の方法では、この突き合わせ状態において、第２
図に示すように板条材ｌの両端部ＩＢの突き合わせ端面
ＩＣが外周側へ断面Ｖ字状に開くようにし、これら端部
の突き合わせ角度αを１５０〜１７０°、より好ましく
は１５５〜１６５゜に設定することを特徴としている。

突き合わせ角度αが１７０°より大では管体内周面での
ビード防止効果が不十分となり、従来の問題が解決でき
ない。また１５．０°未満では両端部１’Ｈの溶接が不
完全になって管体の外周面に溝が生じたり、管体を完全
な断面円形に成形できないおそれが生じる。

なお、突き合わせ角度αが上記範囲内であれば、電縫後
に通常の縮径加工を行うことにより、理想的な真円度が
得られることか本発明者らの実験により判明している。

突き合わせ角度αを上記のように設定するには、各成形
ロールＲＩ　、Ｒ２の軸線を傾け、これら軸線の間隔が
溶接部側（第１図中上側）で大きくなるようにしてもよ
いし、各軸線は平行のまま、各ロールＲＩ　、Ｒ２の溶
接部側の端部の外径を反対側の端部の外径よりも小さく
し、上端間の間隔Ｗｌを下端間の間隔Ｗ２よりも大きく
してもよい。また、可能であれば、ロールＲ１、Ｒ２の
断面形状を上側で曲率半径が相対的に大きい円弧状に予
め設定してもよい。

成形ロールＲ１，Ｒ２の前段には前述のように加熱コイ
ル（図示路）等の加熱手段が設けられており、はぼ管状
に丸められた板条材の両端部ＩＢを高周波電流・により
誘導加熱するようになっている。

加熱コイルの形状などは従来の電縫装置と全く同じでよ
い。

本発明者らは、本発明の実施に際して好適な加熱条件も
見出たしている。すなわち、上記突き合わせ角度αの設
定に加えて、この加熱コイルに通電する電流量を制御す
ることにより、第１図に示す突き合わせの瞬間において
、第２図中斜線部分りのように板条材Ｉの両端部ＩＢの
外周面および突き合わせ端面ＩＣのみを主に溶融させる
ような加熱条件に設定すると、−層管体の内面側に溶融
した金属が流出しにくく、管体内面側のビードが発生し
にくいことが判明している。

このような加熱条件の設定はこれまで試みられたことが
なかったが、本発明者らの実験によると容易に達成しう
ろことが判明している。すなわち、加熱コイルによって
高周波誘導加熱すると、誘導電流が生じて発熱するのは
、表皮効果によって板条材ｌの両端部ＩＢの表面近傍の
みである。また、両端部ＩＢの内周面に比べれば、両端
部ＩＢの突き合わせ端面および外周面は、加熱コイルに
近い分宛熱量か大きい。したかつて、従来は過剰に電流
を流して内周面まで溶融させてい几条件を改め、内周面
では板条材Ｉの融点未満、外周面では融点以上となるよ
うに通電量を調整すれはよ０゜より好ましくは、突き合
わせ端面ＩＣにおｉ−する溶融層りの厚さＴを板条材１
の肉厚の２０〜３０％程度、例えば外径９．５２ｘｘの
通常の伝熱管の場合には００７０〜０．１０５ｍｚ程度
に設定するとよい。この範囲内であれば、発生する外周
面側のヒートＸが少なく、かつ十分な溶接強度を得るこ
とができる。

上記構成からなる内面溝付き管の製造方法によれば、溶
融層りが生じた両端部ＩＢを突き合わせ角度αで突き合
わせると、両端部ＩＢの先端が互いに押し潰されつつ、
溶融金属は内面側から外面側へと流れる。このため、溶
接と一ドは外周側にのみ生じて、内周側には生じないか
、たとえ生しても極く僅かで済む。

また、第２図に示すように、板条材ｌの両端部ＩＢは突
き合わせ直後において、管体の外周面設定位置よりも外
方に突出し、突き合わせの進行に伴い徐々に内方に変形
していくので、接合完了時に第９図に示したような平坦
部（ｌＢ＋ｌＢ）を生じることがない。

このため、さらにこの管体７を縮径する際に、突き合わ
せ部分（ｌＢ＋ＩＢ）が内側に折れ曲がって落ち込みを
生じることがなく、伝熱管の外周面はほぼ完全な円周面
となる。したがって、伝熱管の美観を高めることができ
るだけでなく、伝熱管の外周に冷却フィンを固定する場
合、あるいは伝熱管の端部にフレア一部分を形成する場
合などに、伝熱管に拡管プラグを通して拡管を行なって
も、溶接部に亀裂が入るおそれがなく、信頼性を大幅に
高められる。

なお、本発明は上記実施例の例に限定されるものではな
く、板条材ｌや管体７の細部の形状や寸法等は必要に応
じて適宜変更してよい。

また、上記実施例では管体７の内面に螺旋溝を形成して
いたが、溝形成工程を２段階に分けて行い、それぞれ板
条材ｌの長手方向に対して傾斜角度の異なる２種の溝を
形成することにより、伝熱管の内面に交差溝を形成して
もよい。このような交差溝を形成すると、螺旋溝の場合
に比して伝熱性能が高められる。

「発明の効果Ｊ 以上説明したように、本発明の内面溝付き管の製造方法
では、溶融層の生じた板条材の両端部を突き合わせて溶
接する際に、これら両端部の突き合わせ角度を１５０〜
１７０°に設定しているので、接合過程において前記両
端部の突き合わせ端面の溶融層は互いに押し潰されつつ
、これら端面の間で溶融金属が管体内面側から外面側へ
と流れる。このため、溶接と一ドは管体の外周側にのみ
生じて、内周側には生じないか、たとえ生じても極く僅
かで済む。

また、板条材の両端部は−突き合わけ直後において管体
外周面の設定位置よりも外方に突出しており、突き合わ
せの進行に伴い徐々に内方に変形していくので、この接
合部分が平坦部化することはない。このため、さらにこ
の管体を縮径する際に、突き合わせ部分か内側に折れ曲
かって落ち込みを生しることがなく、伝熱管の外周面は
ほぼ完全な円周面となる。したがって、伝熱管に拡管プ
ラクを通して拡管を行なっても溶接部に亀裂か入るおそ
れかなく、信頼性を大幅に高められる。

一方、前記電縫工程において、板条材の両端部の外周面
および突き合わせ端面のみを主に溶融させるような加熱
条件に設定した場合には、管体の内面側に溶融した金属
が一層流出しにくく、管体内面側のビートが一層発生し
にくい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる内面溝付き管の製造方法の電縫
工程を示す縦断面図、第２図および第３図は本発明の作
用を示す断面図である。 一方、第４図は従来の内面溝付き管の製造方法を示す概
略図、第５図はその溝形成工程を示す縦断面図、第６図
は圧延された板条材の端部の断面図、第７図および第８
図は従来技術の問題点を示す電縫工程の断面図、第９図
および第１Ｏ図は他の問題点を説明するための伝熱管の
断面図である。 １　板条材、ＩＡ・溝、ＩＢ・両端部、ＩＣ・突き合わ
せ端面、α・突き合わ仕角度、ＲＩ　、Ｒ２・成形ロー
ル、Ｄ　溶融層、Ｔ・溶融層の厚さ、７・管体、 Ｘ・外周面の溶接ヒート。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）板条材を溝形成ロールで圧延し、この板条材の一
   面の幅方向両端部を除く部分に多数の溝を形成するとと
   もに、前記両端部を相対的に薄肉に圧延する溝形成工程
   と、 前記溝を形成した板条材を溝形成面を内側にして管状に
   成形し、さらに前記両端部の突き合わせ部分を溶接して
   管体とする電縫工程とを具備する内面溝付き管の製造方
   法において、 前記電縫工程で前記板条材の両端部を突き合わせて溶接
   する際に、これら両端部の突き合わせ角度を１５０〜１
   ７０°に設定したことを特徴とする内面溝付き管の製造
   方法。
2. （２）前記溶接に際し、前記両端部の突き合わせ端面お
   よび外周面のみを溶融し、両端部の内周面を溶融しない
   条件で前記板条材を加熱することを特徴とする請求項１
   記載の内面溝付き管の製造方法。