JPS61209723A - 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」 本発明は新規な形状の伝熱管、殊に小径薄肉の内面溝付
管を高品質で効率よく製造するための方法に関するもの
である。

「発明の課題」 従来から、フレオン等の冷媒を蒸発又は凝縮させて管内
を流れる流体との間で熱交換をおこなう為の伝熱管には
、その内面構造に対応して平漬管（ベアーチューブ）や
、ベアーチューブの内壁面に多数の甥旋状溝を刻設した
円形内面溝付管が用いられている。

この様な伝熱管は高度な伝熱性能を有するので、ヒート
パイプやカーエアコン、ルームエアコン等各種熱交換器
に使用されている。

従来の内面溝付管はたしかにベアーチューブに比し、内
面溝がある為に内表面積が増大し、文通の深さによって
管内流体に乱流効果を与えるので、伝熱性能がかなり向
上する。

ところが管内外での伝熱効率向上と機器の小型化の為に
フィンとフィンとの間隙（ピンチ）を小さくするなどの
極限設計をおこなって、より以上のトータル熱効率向上
をはかるためには、伝熱管サイズが従来どおりでは都合
が悪く、望ましい形としては一層の薄肉小径化が要求さ
れるようになり、高性能で、殊に種々の改良フィンに最
適な薄肉小径内面溝付管の低コストな製造法の開発が希
求されている状況にある。

一方、上記のような内面溝付管の製造方法の最新従来技
術は、例えば第２図示（特開昭５４−３７０５９号参照
）のとおりであり、アプローチ面１２０とベアリング面
１７０とを有する固定ダイス１５０と、核アプローチ面
１２０及びベアリング面１７０に平行のアプローチ面１
１０及びベアリング面１７１を有するフローティングプ
ラグ１６０との間で原管１９０に縮径加工を施した後、
フローティングプラグ１６０の後部に軸　１１によって
連結された回動自在の溝付プラグ１２２と、溝付きプラ
グ１２２の周りで回転する圧迫手段１８０の先端部に設
けた突起１２３によって縮径された管１９０を圧迫し、
その内面を溝付きプラグ１２２のｔ１１２１に押圧して
溝加工を施すようにしたものである。

このため、固定のダイス１５Ｑのアプローチ面１２０に
よる抵抗力とベアリング面１７０．１７１による抵抗力
が生じ、大きな抽伸力をかけなければ管を抽伸できない
、そのため小径材や薄肉材の加工ができず、複雑な形状
の溝や深さの大きい溝を付与することができないという
不具合があった。

更に、この方法は、大きい原管を“縮径”加工しつつ縮
径加工された管の内面に甥旋状の連続溝を形成するよう
になしているが、しかしこの様な方法では、縮径加工に
よる抵抗力と溝加工にる抵抗力とが重合（Ｓｕｐｅｒｐ
ｏｓｅ　）され、極めて高い抽伸力を要する為に発熱が
大きく、この点でも薄肉材の加工や深い内面溝を形成す
ることができないという不具合があった。

また、第２図示の従来技術は、圧迫手段１８０を高速回
転（例えば１．５〜２万ｒｐｍ）させて生産性向上をは
かろうとしても、第３図示のような溝付工具と管材との
一部浮離現象や第４図示のような管内の突出現象が発生
し、この為に管内面に正確な溝付加工ができない。また
突出部の管内壁面の一部が長粉状にちぎれて管内に散在
化する、いわゆるチビリ欠陥がおこるなど品質面での不
具合をも招いていた。

今、第３図、第４図は第２図におけるＡ−Ａ矢視断面図
で、例えば第３図に示した装置は、転圧装置ＦＩ”Ｆ３
が３個のボールやローラで構成さている場合であり、こ
れら転圧装置Ｆ、〜Ｆ３が高速で管１９０介して溝付プ
ラグ１２２のまわりを押圧力Ｐをかけながら回転してい
る。このように従来の縮径溝付の場合は、転圧装置Ｆ、
　ｘｐｌ）と溝付プラグ１２２間で管径を絞りながら管
肉を溝付プラグ１２２の溝１２１に食い込ませて溝付加
工するが、高速回転になればなるほど、溝付プラグ１２
２と転圧装置Ｆ１〜Ｆ３との間の相対速度差が大となり
、圧下部の管内にマサツカによって生じる引張力Ｐ１が
生じ、これは回転速度に比例して大きくなる。ボールや
ローラよりなる転圧装置Ｆ１とＦりとの中間の管内はこ
の為に圧縮を受けて溝付プラグ１２２からついには浮上
して空間Ｓを形成する。

このような状況下では、溝付プラグ１２２にせっかく規
則的な溝１２１を刻設していても、満１２１の深さ、形
状についての均一性が低下する。

また管１９０の突出部Ｎの内側の表面の肉がともすると
、巻き込まれて、押し込み欠陥などが発生し易くなる。

つまり、第３図に示した転圧装置では、管１９０の囲り
に転圧用のボールやローラが３ケと少ないから、管の突
出部Ｎが大きく出やすい、この点第４図のような、８個
のロールＦ４〜Ｆ１１を有する装置ではロールとロール
との間の管１９０の突出Ｎ４〜Ｎ、Ｉは小さくてすむが
、逆に管外周にロールＦ４〜Ｆｉｌが接する面積が第３
図の転圧装置の場合よりも大となる為に、もし同じ回転
数の場合は第４図に示した転圧装置の方が回転マサツカ
による発熱が大となる。この為、油切れによる焼きつき
欠陥等が発生しやすくなる。

つまり、縮径溝付けの場合、転圧装置のボールやローラ
の数が少ないと浮離現象など品質面で不充分である。他
方転圧装置のローラやボールの数を増加させて管１９０
を溝付プラグ１２２に密着させると、潤滑面等の問題で
高速で転圧装置を回転できないという問題を生じる。

従って本発明の第１の目的は溝付加工中の管外に設ける
転圧装置のローラやボール等の数を少なくし、且つその
回転数を上げても管の突出や浮離現象を生じず、製品の
品質が向上し、更に低い抽伸力で管を製造し得て管切れ
や発熱の問題も生じない伝熱管の製法を提供することで
ある。

また、管形状面からの対応としては、例えば、第５図に
部分的断面で示した従来の内面溝付管は、たしかにベア
ーチューブに比し、内面溝がある　　。

為に内表面積が増大し、文通の深さによって管内流体に
乱流効果に与えるので、伝熱性能がかなり向上するが、
一方、管の小径化が進めば進むほど、管内を流れる冷媒
の圧力損失も大きくなるという不具合も知られており、
管の太さと溝形状の選定については十分に注意すること
が要求されている。

そして、管の小径化の要求では、径の減少と共に曲げ加
工性等の為肉厚の減少も必然的に伴うが、一方では肉厚
の減少は管のキズや腐食等の不具合に対する安全性の低
下をも招来することになり、従来のような凝縮及び蒸発
を兼ねた伝熱管では、小径化への対応は究めて難しい。

従って本発明の第２の目的は上記ような従来の内面溝付
管に内在する問題点の解決にあり、特殊な溝形状を導入
することにより沸騰伝熱性を従来の内面溝付管より更に
向上させること、及び、このように沸騰伝熱性を向上さ
せることによって−　。

定の肉厚で比較した場合、外径を従来の内面溝付管に較
べて小さくしてもその伝熱性能が劣ることなく、従って
伝熱性能を損なうことなく小径化を　□可能とした内面
溝付管を製造するに通した方法を提供することにある。

「発明の構成」 上記目的を達成するために本発明が要旨とするところは
、プラグ外径（ｄ＋）が原管内径（ｄ２′）よりも大き
い溝付きプラグで原管を拡径しつつ、その外側に設けた
圧迫装置によって上記溝付プラグに押圧し、原管の内面
に連続した内面溝を形成した後、上記内面溝形成後の溝
付管内に収容したフローティングプラグと、その外側に
設けたダイスとの間で溝付管を押圧することにより、上
記溝を挟む山部を順次押し潰す如くなすことを特徴とす
る伝熱管の製造方法である。

「実施例」 次に本発明を具体化した実施例につき説明し、本発明の
理解に供する。ここに第１図は本発明の一実施例に係る
伝熱管の製造方法に直接使用することのできる製造装置
の縦断面図、第６図は本発明の実施により得られた管の
横′断面図で、同図（ａ）Ｉｔ本発明を実施して得られ
る伝熱管の要部拡大断面図、同図（ｂ）は同伝熱管の横
断面図である。

猶、以下の実施例は本発明の具体的−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、　　　
　　　　′ 第６図において溝５は奥部６、入ロア、懐郷８とにより
構成されており、入口部７０円周方向の幅Ｗ１は懐郷８
の幅Ｗ２よりも小さい関係にあり、この点が従来の溝付
管とは決定的に異なる点である。

そして、溝５を管９の円周方向（矢印１０で示す）に挾
む山１１の上面１２はほぼ平滑な面として形成されでお
り、溝５を挾む両側の山１１のうちの一方の上端部１２
から溝５の入口部７の方向へのびる突出部１３を有して
いる。この様な構造が管内周面全体にわたり多数段けら
れている。猶、満５、山１１は管内周面上に螺旋状に又
は管軸芯に平行に連続して刻設されている。

上記したように溝５を挾む山部上面１２がほぼ平潰面に
よって形成され、且つ上記溝５の内部の円周方向の幅Ｗ
、が、間溝５の入口部７の円周方向の幅Ｗ１より大きく
形成された内面溝付管の場合、溝５内の流体は管外から
熱を受けて満５内で多数の沸騰核を山１１の上面部１２
よりも優先的に発生し、この微少沸騰核が成長しながら
入口部７から抜は出て管内の流体社攪拌作用を伴う熱伝
達をおこなう。

猶、沸騰核の入占部７の遣゛過に伴ってほぼ平滑な上面
１′２近くに存在する流体等（ＩＵ）なくとも溝外の流
体等）が溝５内に流入する。

このようにしてｔｓ５内は対流加熱と攪拌効果でいよい
よ蒸発が促進されていく。これは結果的に時間の経過と
共に管内全体に広がってゆくのである。

ここで、注意すべきは、第５図示の従来の円形溝付管２
は満１が管軸に向かって開放するように形成されている
ので対流加熱には効果があるが、沸騰核生成速度がおそ
いので攪拌作用が低く、結果として全体的には伝熱性（
殊に沸騰伝熱性）が本発明に係る伝熱管の形状よりも劣
るのである。

従って伝熱性能の面で従来の円形溝付管（第５図参照）
は本発明に係る内面溝付管よりも劣るのであり、かかる
伝熱性能の向上により、本発明に係る内面溝付管は、従
来のものに比して相対的に小径化が可能となり、且つ流
体抵抗を低下せしめるのである。

次に上記のような内面溝付管を製造するに通した装置の
一例につき第１図を参照して説明する。

第１図において、２０は原管で矢印２１の方向へ抽伸さ
れる。原管２０内には溝付プラグ２２と、該溝付プラグ
２２が軸受４３を介して回転可能となるように取り付け
たフローティングプラグ２３とが収容されており、溝付
プラグ２２、軸受４３、フローティングプラグ２３は全
て同軸に組立てられている。

上記溝付プラグ２２はその外周部に螺旋状の溝又は突起
２４を刻設した溝形成部２５を有し、この溝形成部２５
の外径ｄ、は、原管２０の内径ｄ２より若干内径である
。

溝付プラグ２２にはその前端面から溝形成部２５にかけ
てアール状又は末広がり状のアプローチ部５０が設けら
れており、原管２０の内面（内径ｄｚ）がこの部分で拡
径されて溝付プラグ２２の外面に密着している。

またフローティングプラグ２３は最大径の頭部２６と、
該頭部２６から抽伸方向（２１）に向かって縮径するテ
ーパ部２７と、テーパ部２７に引き続いて抽伸方向（２
１）に延びる円筒状のベアリング部２８とより構成され
、上記頭部２６の外径ｄ３は上記ｄ１より小さく、ベア
リング部２８の外径ｄ４　（即ち溝加工が完了した管２
９の内径）はｄ３より更に小さく設定されている。

上記溝付きプラグ２２の溝形成部２５に対応する原管２
０外の位置には矢印Ｐで示す半径方向に付勢されつつ原
管２０のまわりに回転して、原管２０を上記溝形成部２
５に押圧する転圧ローラ３０（圧迫装置の一例）が、管
軸のまわりに回転するフレーム３１にブラケット３２を
介して取り付けられ、この転圧ローラ３０の押し付けに
よって原管２０の内面に、上記溝形成部２５の溝又は突
起２４の形状に応じた螺旋状の溝５が連続的に形成され
る。

この場合、前記のように管２０がアプローチ部５０によ
って拡径され、管内面が溝付プラグ２２の外面に密着し
た状態で、溝形成部２５と転圧ローラ３０との間で管肉
が押圧され、管内面に連続溝が正確に形成されていく。

このため、従来技術の高速回転域で発生していた、第３
図及び第４図に示した浮離現象や突出現象が本発明では
拡径溝付法を採用している為に発生しない、従って、管
内面での巻込欠陥などがなくなり、寸法精度（溝、山、
管径）の良い高品質な伝熱管が得られる。

また上記フローティンプラグ２３に対応する管外の位置
には、フローティングプラグ２３のテーパ部２７に並行
なアプローチ面３４と、上記ベアリング面２８と並行な
ベアリング面３５とを有するダイス３６が固定されてお
り、上記溝付きプラグ２２によって溝付加工された管３
７は続いてダイス３６のアプローチ面３４で絞られて縮
径加工されつつ、該アプローチ面３４と、フローティン
プラグ２３側のテーパ部２７との間で圧迫され、更にダ
イス３６及びフローティンプラグ２３の各ベアリング面
３５及び２８の間で抽伸されるので、管３７の内面に付
与された溝５を挾む山部の上面が順次管軸方向に潰され
、山部の高さが低くなると共に、螺旋状の山部が管軸に
並行な一方向にしごかれ、山部の頂部に第６図に示した
突出部１３が形成され、溝５の入口部７の幅Ｗ１が懐郷
８の幅Ｗ２より狭められると共に、上記抽伸作用により
山部１１の上面１２がほぼ平滑な面となるのである。

「発明の効果」 プラグ外径（ｄ＋　）が原管内径（ｄ２）よりも大きい
溝付きプラグで原管を拡径しつつ、その外側に設けた圧
迫装置によって上記溝付プラグに押圧し、原管の内面に
連続した内面溝を形成した後、上記内面溝形成後の溝付
管内に収容したフローティングプラグと、その外側に設
けたダイスとの間で溝付管を押圧することにより、上記
溝を挟む山部を順次押し潰す如くなすことを特徴とする
伝熱管の製造方法 であるから、伝熱管、殊に内面溝付管を製造するに際し
、 ［１１引抜力が小さくてすむこと。

・そのため、高速に連続生産できること。

・また、一定の引抜力ならば、より複雑な形状の溝付管
が製造できること。

・一定の生産速度ならば、より以上に小径、薄肉の溝付
管が製造できること。

（２）拡径溝付としているので、 ・溝形状や管寸法など高精度な溝付けが可能なこと。

・浮離現象等がな（なるので、高品質な溝付管が得られ
ること。

などの生産性、品質面ですぐれた内面溝付管が得られ、
更に （３）内面溝を挟む山部を押し潰しているので、・沸騰
熱伝達機能が向上する。

といった多くの長所を有する伝熱管を効率よく製造しう
るちのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る伝熱管の製造方法の実
施に用いる製造装置の正断面図、第２図は従来の伝熱管
の製造装置を示す正断面図、第３・図、第４図は第２図
における２種類のＡ−Ａ矢視断面図、第５図は第２図に
示した装置により得られる伝熱管の部分的横断面図、第
６１１１ば本発明を実施して得られる伝熱管の横断面図
である。 （符号の説明） ２０・・・原管　　　　　　　　５・・・内面溝２２・
・・溝付きプラグ ２３・・・フローティングプラグ ３０・・・転圧ローラ（圧迫装置） ６・・・奥部　　　　　　　　７・・・入口８・・・懐
郷　　　　　　　　Ｗ、・・・入口部の幅Ｗ２４・・懐
郷の＠　　　　　　３６・・・ダイス１１・・・山（山
部）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラグ外径（ｄ＿１）が原管内径（ｄ＿２）より
   も大きい溝付きプラグで原管を拡径しつつ、その外側に
   設けた圧迫装置によって上記溝付プラグに押圧し、原管
   の内面に連続した内面溝を形成した後、上記内面溝形成
   後の溝付管内に収容したフローティングプラグと、その
   外側に設けたダイスとの間で溝付管を押圧することによ
   り、上記溝を挟む山部を順次押し潰す如くなすことを特
   徴とする伝熱管の製造方法。