JPH0459968B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、冷凍、空調等に用いる伝熱管の製造
方法に関するものである。

「従来技術」 従来ヒートポンプエアコン等に用いる伝熱管
は、高能率化、省エネ化などの観点から、主とし
て内面溝付管が使われている。これは、管の内面
に微細な三角形や台形などの溝をストレート状、
または螺旋状に形成したもので、その製造方法と
して例えば特開昭54−37059号公報に示されるも
のがある。また、蒸発、沸騰に優れた伝熱特性を
有する交差溝付管が、近年開発されている。

「発明が解決しようとする問題点」 しかし、ヒートポンプエアコンにおいては、冬
期など外気の温度が低下した場合に、蒸発器が屋
外に設置されているため冷媒が十分蒸発しなくな
つて、暖房温度の低下を招くことが多い。

これは、蒸発器に用いられている伝熱管の蒸発
熱特性の低下によるものであつて、特に温度が低
いときに著しく現れる。

その対策として、従来の内面溝付管の溝の山
数、リード角、形状等に改善が加えられている
が、これには限度があるので、凝縮特性を低下さ
せずに伝熱特性を向上させることは期待できな
い。

ヒートポンプエアコンの室外機は、夏期にあつ
ては凝縮器として機能するので、凝縮特性の低下
は夏期における冷房能力の不足を招くことにな
る。

本出願人は、かかる問題点を解消した伝熱管を
開発した。これは第１図に示す如く、略矩形状の
横断面形状を有し、平行に形成された複数の第１
内面溝と、上記第１内面溝に交差して互いに平行
に形成され、上記第１内面溝より浅くかつ略逆台
形状の横断面形状を有する複数の第２内面溝と、
上記第１内面溝が第２内面溝と交差する部分に形
成された略三角形の横断面形状を有するトンネル
部と、上記第２内面溝に平行で略三角形の横断面
形状を有し第１内面溝と交差する部分で不連続の
切妻屋根状突起部と、上記切妻屋根状突起部の不
連続部分に形成された第１内面溝の開口部とが内
面に形成されてなる伝熱管である。

この伝熱管は凝縮特性を低下させることなく伝
熱特性の向上を図り得た優れた長所を有する。

即ち、このような改良された伝熱管によれば、
伝熱管の内表面積が増大し、蒸発伝熱特性が著し
く向上するとともに、管内流体が内面溝により攪
拌され、かつトンネル部の存在によつて、沸騰の
核が形成されるので、蒸発伝熱特性が向上する。
また、切妻屋根状突起が形成されているので、そ
の縁部の鋭利な突起によつて凝縮熱伝達率が増大
するために従来の内面溝付管に比して凝縮特性が
著しく向上する等の点で従来の内面溝付管よりも
更に改良されたものである。

「発明の目的」 本発明は、上記の改善された内面交差溝付管を
製造するのに適した製造方法を提供することを目
的とする。

「問題点を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明が採用する
主たる手段は、管内面に交差状の内面溝を形成し
た伝熱管の製造方法において、くし歯形横断面形
状を有する第１溝付きプラグによつて、管の内面
に溝の深さが溝の幅の少なくとも0.75倍以上の略
矩形横断面形状の第１内面溝を形成した後、上記
第１内面溝と交差する方向でその横断面形状が略
三角形の溝を有する第２溝付きプラグによつて上
記第１内面溝の山の頂部平面を部分的に圧迫して
第１内面溝の側壁面の頂部を部分的に互いに当接
させて、横断面形状が略三角形のトンネル部を断
続的に形成する点を要旨とする伝熱管の製造方法
である。

「発明の作用」 上記のように構成したので、本発明によれば、
第３図および第４図に示す第１溝付きプラグによ
つて、第５図のように第１内面溝が形成される。

次に第７図、第８図および第９図に示す第２溝
付きプラグによつて第１図に示すような伝熱管の
内面が形成される。

「実施例」 以下、本発明の実施例を第１図乃至第１０図に
したがつて説明し、本発明の理解に供する。尚以
下の実施例は、本発明の具体的一例にすぎず、本
発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。

ここに第１図は本発明の一実施例に係る製造方
法によつて成形されてなる伝熱管の内面を平面に
展開した斜視図、第２図は本発明にかかる伝熱管
の製造装置の一例を示す側面図、第３図は第１溝
付きプラグの概略側面図、第４図は第３図の−
線に沿つた断面図、第５図は第１図に示した伝
熱管の製造過程における中間状態を示す斜視図、
第６図は第１内面溝を平面に展開したときの横断
面図、第７図は第２溝付きプラグの概略側面図、
第８図は第７図の−線に沿つた断面図、第９
図は第８図のＡ部詳細図、第１０図は第１内面溝
に形成されたトンネル部の断面図である。

本発明による製造方法によつて製造される内面
交差溝付管１の内面は第１図に示すように構成さ
れる。

ここに第１内面溝は矢印Ｐの方向に刻設され、
第２内面溝は矢印Ｑ方向に刻設される。

第２図において原管A₁は、矢印Ｘの方向へ図
示せぬ牽引装置により牽引されており、円形ダイ
ス装置Ｂと管内のフローテイングプラグＣは各々
のテーパ状のアプローチ部B₁，C₁及びベアリン
グ部B₂，C₂とが協働して連続通過する原管A₁を
内外から圧迫し、縮径減肉加工する。この場合、
円形ダイス装置Ｂの部分での摩擦力を軽減するた
め円形ダイス装置Ｂを回転方式としても良いし、
原管A₁の材質によつては固定式でも構わない。
またフローテイングプラグＣと管内面との間には
薄い潤滑油膜を設け、縮径減肉加工下での焼き付
き防止に有効に作用させる。この潤滑油膜は原管
A₁内に予め潤滑剤Ｒが薄く引き伸ばされるため
である。

上記フローテイングプラグＣの後方側（管の抽
伸方向下流側）に連接棒Ｄを介して、内面溝付き
加工用の第１溝付きプラグＥがフローテイングプ
ラグＣとは独立して回動自在に連結されている。
縮径後の管A₂の内面は曲面２（第５図）となり、
上記管A₂の通過に伴い、第１溝付きプラグＥ後
部に管軸方向の引つ張り力が作用するが、第１溝
付きプラグＥ後部にこの軸方向の引つ張り力を支
えるためのスラストベアリングＧが設けられ、こ
れにより第１溝付きプラグＥが定位置で回転でき
る。

上記第１溝付きプラグＥの外面には、規則的に
並んだ又は不規則（ランダム）に並んだくし歯状
横断面形状の複数の溝E₁が概ね管軸方向に対し
て斜めに傾斜した形で刻設されている。通過する
管A₂の肉が、この溝E₁の凹部に管外からの圧迫
により埋設されて、内面溝付管の第１内面溝３
（第５図）の山部を形成し、一方、凸部が同様に
第１内面溝３の谷部を形成する。

なお、第１溝付きプラグＥの外面に設けられた
溝E₁が管軸方向に対してストレート状（つまり
管軸に平行）である場合には、管の引抜きにつれ
て内面にストレート溝が形成され、第１溝付きプ
ラグＥは管の移動につれて回転することがない。

管外にあつて管肉を連続的に前記第１溝付きプ
ラグＥに強圧する第１転圧装置F₁は、加工中は
図示せぬ接離機構によつて管軸に対して押し付け
られ、非加工中は管外表面には触れぬように離さ
れる。かかる第１転圧装置F₁は、管外周面に３
個以上設けられ、同時に接離機構により管肉を圧
迫する。

上記のような内面溝付き装置において、管A₃
を矢印Ｘの方向に牽引しつつ、第１転圧装置F₁
や円形ダイス装置Ｂを矢印Ｙで示すように回転さ
せると、まず原管A₁がフローテイングプラグＣ
のアプローチ部C₁と円形ダイス装置Ｂのアプロ
ーチ部B₁の間に把持され縮径されていき、且つ
円形ダイス装置Ｂのベアリング部B₂とフローテ
イングプラグＣのベアリング部C₂との間を通る
時に管外径を規制され、縮径加工後の管A₂とな
つて引き出される。管A₂は更に第１転圧装置F₁
によつて第１溝付きプラグＥの溝E₁に押しつけ
られ、その内面に第１内面溝３が溝E₁の傾斜角
度に対応して螺旋状に形成される。このような第
１内面溝３の形状は第５図に示されている。

第１転圧装置F₁を通過した管A₃の内面に形成
された第１内面溝３を平面状に展開して拡大した
第６図に示すように、第１内面溝３の深さl₂が幅
l₁より大きく形成されている。実際の第１内面溝
３の形状は必ずしも第６図に示したような数学的
な矩形状ではなく、若干角部がまるまつたり、幾
分潰れたような形状をしており、特にその底部の
隅部４についてはまるまつた状態となる場合が多
い。

このようにして内面に第１内面溝３が形成され
た管A₃は更に第２転圧装置F₂の部分を通過する。
この第２転圧装置F₂に対応する管A₃内には第２
溝付きプラグE₃が収容され、この第１溝付きプ
ラグE₃によつて第１図に示すように矢印Ｐ方向
の第１内面溝に交差して、矢印Ｑ方向に第２内面
溝が刻設される。

第２溝付きプラグE₃は、第７図乃至第９図に
示すように、外周面に横断面が略三角形の溝５及
び外周面６が交互に、かつ螺旋状に設けられてい
る。

したがつて、第２転圧装置F₂の部分で、第１
内面溝３の間にある山部に頂部平面が、第２溝付
きプラグE₃の外周面６によつて管外面７（第６
図）の方向に圧迫される。

すなわち、第２溝付きプラグE₃によつて二次
加工されると、管内面２が管外面７の方向に圧迫
されて、この圧迫された部分の山の頂部平面が第
６図に二点鎖線８で示す高さになる。

このように山の頂部平面が圧迫されると、第１
０図に二点鎖線で示す第１内面溝３の山の頂部平
面は実線で示すように山の外方へ張り出されて、
隣り合う山の張り出された部分と当接して、その
間に断面形状が略三角形のトンネル部９が形成さ
れる。

この場合に、第１内面溝３の深さl₂（第６図）
が第１内面溝３の幅l₁に比して小さ過ぎると、山
の頂部が張り出しても、隣り同志で張り出し部が
当接しないので、トンネル部９が形成されない。
トンネル部９を形成するためには、少なくとも
l₂／l₁は0.75以上でなければならず、第２溝付き
プラグE₃による２次加工を容易にするためには、
l₂／l₁＞１であることが望ましい。またl₂が小さ
過ぎるとトンネル部９が小さくなつて、気泡を保
持することができない。

更に、第２溝付きプラグE₃の外周面６によつ
て第２内面溝１１の底面、すなわち第１０図に示
すトンネル部９の頂面が形成されるが、上記外周
面６の長さａ（第９図）が小さいとトンネル部９
の長さが小になつて、トンネルの効果が不充分と
なる。

このようにして、第２溝付きプラグE₃の外周
面６によつて圧迫された第１内面溝３の山の部分
は、第１図に示すように第２内面溝１１として形
成される。また、圧迫された部分と圧迫された部
分との間の部分（圧迫されていない部分）は、第
２溝付きプラグE₃の溝５の傾斜面１２によつて
押し出されて隆起し、第１図に示すような切妻屋
根状の突起部１３が断続的に形成され、突起部１
３の断続部は第１内面溝３が管内部に開放される
開口部１０となつている。

なお、第２溝付きプラグE₃は前記連接棒Ｄの
延長上に設けた連接棒D₁に回転自在に支承され、
スラストベアリングG₁によつて軸方向一定位置
に保持されている。

以上の説明では、第１内面溝３が左ねじの向き
で第２内面溝４が右ねじの向きに形成されている
が、各溝付きプラグに形成した溝E₁及び５の方
向を適当に調整することによつて第１内面溝及び
第２内面溝のいずれかを管軸に平行なストレート
状と為し、他方をこれと交差する右ねじ方向もし
くは左ねじ方向の螺旋溝とすることも可能であ
る。また、上記の装置ではフローテイングプラグ
Ｃ、第１溝付きプラグＥ、第２溝付きプラグE₃
を連接棒Ｄ及びD₁によつてユニツト状に組み合
わせて第１及び第２内面溝３及び１１を連続的に
成形する装置及び方法について説明したが、これ
らを別個に切り離して、例えばフローテイングプ
ラグＣと第１溝付きプラグＥとを連接棒で一体的
に組み合わせたもので、まず第１内面溝３を形成
し、連続的に巻き取つた後、新たに第２溝付きプ
ラグE₃を別のフローテイングプラグと組み合わ
せたものを用いて、第２内面溝１１を第１内面溝
３の上に彫り込んでいくようにしてバツチ的に両
内面溝３，１１及びトンネル部９を形成すること
も可能である。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明は、管内面に交差
状の内面溝を形成した伝熱管の製造方法におい
て、くし歯形横断面形状を有する第１溝付きプラ
グによつて、管の内面に溝の深さが幅の少なくと
も0.75倍以上の略矩形横断面形状の第１内面溝を
形成した後、上記第１内面溝と交差する方向でそ
の横断面形状が略三角形の溝を有する第２溝付き
プラグによつて上記第１内面溝の間の山の頂部平
面を部分的に圧迫して第１内面溝の側壁面の頂部
を部分的に互いに当接させて、横断面形状が略三
角形のトンネル部を断続的に形成することを特徴
とする伝熱管の製造方法であるから、凝縮特性を
低下させずに伝熱特性を向上させた内面交差溝付
管を製造するのに適した方法を提供するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る製造方法によ
つて成形されてなる伝熱管の内面を平面に展開し
た斜視図、第２図は本発明にかかる伝熱管の製造
装置の一例を示す側面図、第３図は第１溝付きプ
ラグの概略側面図、第４図は第３図の−線に
沿つた断面図、第５図は第１図に示した伝熱管の
製造過程における中間状態を示す斜視図、第６図
は第１内面溝を平面に展開したときの横断面図、
第７図は第２溝付きプラグの概略側面図、第８図
は第７図の−線に沿つた断面図、第９図は第
８図のＡ部詳細図、第１０図は第１内面溝に形成
されたトンネル部の断面図である。 符号の説明、１……内面交差溝付管、３……第
１内面溝、９……トンネル部、１０……開口部、
１１……第２内面溝、１３……三角柱状突起部、
Ｅ……第１溝付きプラグ、E₃……第２溝付きプ
ラグ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管内面に交差状の内面溝を形成した伝熱管の
   製造方法において、 くし歯形横断面形状を有する第１溝付きプラグ
   によつて、管の内面に溝の深さが溝の幅の少なく
   とも0.75倍以上の略矩形横断面形状の第１内面溝
   を形成した後、 上記第１内面溝と交差する方向でその横断面形
   状が略三角形の溝を有する第２溝付きプラグによ
   つて上記第１内面溝の山の頂部平面を部分的に圧
   迫して第１内面溝の側壁面の頂部を部分的に互い
   に当接させて、横断面形状が略三角形のトンネル
   部を断続的に形成することを特徴とする伝熱管の
   製造方法。