WO2007097321A1 - 内面溝付き管及びその製造方法並びに溝付きプラグ - Google Patents

内面溝付き管及びその製造方法並びに溝付きプラグ Download PDF

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WO2007097321A1
WO2007097321A1 PCT/JP2007/053075 JP2007053075W WO2007097321A1 WO 2007097321 A1 WO2007097321 A1 WO 2007097321A1 JP 2007053075 W JP2007053075 W JP 2007053075W WO 2007097321 A1 WO2007097321 A1 WO 2007097321A1
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WO
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groove
tube
ridge
tip
arc radius
Prior art date
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PCT/JP2007/053075
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nobuhiro Sahara
Hiraku Kawasaki
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Daikin Industries, Ltd. filed Critical Daikin Industries, Ltd.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls
    • B21C37/207—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls with helical guides

Definitions

  • the present invention relates to an internally grooved tube, a manufacturing method thereof, and a grooved plug used in the manufacture thereof, and particularly relates to prevention of cracking and fracture during the manufacture of an internally grooved tube.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 8-174044
  • an internally grooved tube is a state in which a grooved plug having a groove formed on the outer peripheral surface is inserted into the raw tube, and the outer surface of the raw tube is pressed to transfer the groove shape of the grooved plug to the inner surface of the raw tube.
  • Yuko the inner wall of the raw tube is deformed so as to flow into the groove of the grooved plug, and fins and grooves are formed on the inner surface of the raw tube.
  • the present invention has been made in view of such points, and its object is to devise the shape of the fins and grooves to prevent the occurrence of chipping and cracking of the fins and the like during manufacturing. It is to prevent and provide a highly reliable inner surface grooved tube, as well as a manufacturing method thereof and a grooved plug used therein.
  • the first invention is premised on an internally grooved tube having a plurality of grooves formed on the inner surface.
  • the groove has an inverted trapezoidal cross section and the bottom corner is arcuate, and the ratio of the arc radius Rmm of the bottom corner to the bottom width ⁇ mm of the groove. (R / ⁇ ) is from 0.10 to 0.25.
  • the grooved plug having the ridge and groove formed on the outer peripheral surface is inserted into the raw tube, and the outer surface of the raw tube is pressed, so that the groove shape of the grooved plug is changed to the raw tube. Transfer it to the inner surface.
  • the inner wall surface of the blank tube is plastically deformed along the groove shape of the grooved plug, and the blank tube material flows into the groove from the tip of the ridge of the grooved plug.
  • a plurality of grooves are formed on the inner surface of the raw tube.
  • the ridge of the grooved plug corresponds to the groove of the pipe.
  • the arc radius R of the bottom corner of the groove is appropriately set with respect to the bottom width ⁇ of the groove. That is, in the grooved plug, the tip corner portion of the ridge is appropriately set with respect to the width of the tip of the ridge, so that the raw pipe material easily flows into the groove from the tip of the ridge. As a result, the raw tube material surely flows into the groove of the grooved plug.
  • a second invention is the above-described first invention, wherein the protrusion formed in a tapered shape adjacent to the groove has a top portion formed in an arcuate shape, the arc radius rmm of the top portion, and the groove
  • the ratio (rZ S) to the bottom width ⁇ mm is 0.14 or more and 0.20 or less.
  • the arc radius r of the top of the ridge is defined in relation to the bottom width ⁇ of the groove in the pipe. That is, in the grooved plug, the arc radius at the bottom of the groove is defined in relation to the tip width of the ridge.
  • the raw pipe material becomes difficult to flow into the groove in the grooved plug, and it is difficult to reach the bottom of the groove, but the arc radius of this bottom (the top of the ridge of the pipe) Since the arc radius r) is set appropriately, the tube material flows reliably to the bottom of the groove.
  • the third invention is premised on an internally grooved tube having a plurality of grooves formed on the inside surface.
  • the groove is formed in an inverted trapezoidal cross section, and the bottom corner is formed in an arc shape.
  • the arc corner radius Rmm of the bottom corner and the taper are formed adjacent to the groove. It (R / ⁇ ) force with the apex angle ⁇ ° of the ridge is O. 0006 or more and 0.0013 or less.
  • the raw tube material is projected into the grooved plug. It becomes easy to flow into the groove from the tip.
  • the apex angle ⁇ of the ridge the apex angle of the groove of the grooved plug
  • the angle of the tip corner of the ridge in the grooved plug becomes steep and the flow of the raw tube material is disturbed.
  • the arc radius at the tip corner (arc radius R at the bottom corner of the tube groove) is set appropriately, the flow of the raw tube material becomes smooth. As a result, the tube material flows into the groove reliably.
  • the protrusion has an arcuate top, and the ratio of the arc radius rmm of the apex to the apex angle ⁇ ° of the protrusion (rZ ⁇ ) is from 0.0008 to 0.0012.
  • the arc radius r of the top of the ridge in the pipe is defined in relation to the vertex angle ⁇ of the ridge. That is, in the grooved plug, the arc radius at the bottom of the groove is defined by the relationship with the apex angle of the groove. For example, when the vertical angle ⁇ (groove plug groove angle) force of the ridge in the tube becomes smaller, the bottom of the groove becomes narrower in the grooved plug, making it difficult for the raw material to reach the bottom.
  • the arc radius at the bottom (arc radius r at the top of the ridge of the tube) is set appropriately, so that the tube material flows reliably to the bottom of the groove.
  • the fifth invention is based on an internally grooved tube in which a plurality of grooves are formed on the inside surface.
  • the groove has an inverted trapezoidal cross section and a bottom corner formed in an arc shape.
  • the ratio (RZh) between the arc radius Rmm of the bottom corner and the height hmm of the tapered protrusion adjacent to the groove is 0.13 or more and 0.32 or less.
  • the raw pipe material is projected into the grooved plug. It becomes easy to flow into the groove from the tip.
  • the arc radius of the corner at the tip of the ridge (bottom corner R of the groove of the tube) is set appropriately, the raw tube material can easily flow into the groove.
  • a sixth invention is the above-mentioned fifth invention, wherein the top of the protrusion is formed in an arc shape, and the ratio of the arc radius rmm of the top to the height hmm of the protrusion (rZh) Is between 0.18 and 0.26.
  • the arc radius r of the top of the ridge is defined in relation to the height h of the ridge in the pipe. That is, in the grooved plug, the arc radius at the bottom of the groove is defined in relation to the depth of the groove. For example, if the height h of the ridge in the pipe (groove depth of the grooved plug) increases, the raw tube material does not easily reach the bottom of the groove in the grooved plug, but the arc radius ( Since the arc radius r) of the top of the ridge of the pipe is set appropriately, the raw pipe material flows reliably to the bottom of the groove.
  • the arc radius r of the top of the ridge is 0.04 mm
  • the arc radius R of the bottom corner of the groove is 0.05 mm
  • the groove The bottom width ⁇ of to is 0.23 mm.
  • the shape of the tip corner portion of the ridge and the shape of the bottom portion of the groove are optimal with respect to the tip width of the ridge. Accordingly, the fluidity of the raw tube material is optimized, and the raw tube material flows smoothly and reliably into the groove.
  • the eighth invention is premised on a grooved plug in which a plurality of protrusions are formed on the outer peripheral surface and used to form a plurality of grooves on the inner surface of the raw tube by rolling.
  • the above-mentioned protrusion is formed in a trapezoidal shape with a tapered cross section and the tip corner is formed in an arc shape.
  • the arc radius Rmm of the tip corner and the tip width ⁇ mm of the above-mentioned protrusion The ratio (RZ ⁇ ) is from 0.10 to 0.25.
  • a grooved plug having a plurality of protrusions and grooves formed on the outer peripheral surface is inserted into the element tube, and the outer surface of the element tube is pressed, so that the groove shape of the grooved plug is reduced. Transfer to the inner surface of the tube. Specifically, when the blank tube is pressed, the inner wall surface of the blank tube is plastically deformed along the groove shape of the grooved plug, and the blank tube material flows into the groove from the tip of the ridge of the grooved plug. A spiral groove is formed on the inner surface of the raw tube. In other words, the ridge of the grooved plug corresponds to the groove of the pipe.
  • the raw material is difficult to flow into the groove from the ridge tip.
  • defects such as cracks in pipe grooves and ridges occur.
  • the arc radius R of the tip corner of the ridge is appropriately set with respect to the tip width ⁇ of the ridge, the raw tube material can easily flow into the groove from the tip of the ridge. In other words, the fluidity of the blank tube material is improved, and the blank tube material surely flows into the groove of the grooved plug.
  • the substantially V-shaped groove formed between the ridges has a bottom portion formed in an arc shape, the arc radius rmm of the bottom portion, The ratio (rZ S) to the tip width ⁇ mm of the ridge is from 0.14 to 0.20.
  • the arc radius r of the groove bottom is defined in relation to the tip width ⁇ of the ridge.
  • the tip width ⁇ of the ridge increases, it becomes difficult for the raw pipe material to flow into the groove and reach the bottom of the groove, but the arc radius r of this bottom is set appropriately, so the ridge The tube material that has flowed from the tip into the groove surely flows to the bottom of the groove.
  • the tenth invention is premised on a grooved plug in which a plurality of protrusions are formed on the outer peripheral surface and used to form a plurality of grooves on the inner surface of the raw tube by rolling.
  • the above-mentioned ridge is formed in a trapezoidal shape with a tapered cross section, and the corner of the tip is formed in an arc shape.
  • the arc radius Rmm of the corner of the tip is substantially formed between the ridge. It (R / ⁇ ) force with the apex angle ⁇ ° of the V-shaped groove is O. 0006 or more and 0.0013 or less.
  • the raw tube material can easily flow into the groove from the tip of the ridge.
  • the apex angle ⁇ of the groove is reduced, the angle of the tip corner of the ridge is steep and the flow of the raw tube material is disturbed, but the arc radius R of this tip corner is appropriately set. Smooth pipe material flow The As a result, the raw tube material flows reliably into the groove.
  • the groove formed between the protrusions has an arcuate bottom, the arc radius rmm of the bottom and the apex angle ⁇ of the groove
  • the arc radius r of the groove bottom is defined by the relationship with the apex angle ⁇ of the groove. For example, if the apex angle ⁇ of the groove becomes smaller, the bottom of the groove becomes narrower, making it difficult for the raw material to reach the bottom, but since the arc radius r of the bottom is set appropriately, The raw pipe material flowing into the groove surely flows to the bottom of the groove.
  • the twelfth invention is premised on a grooved plug that has a plurality of protrusions formed on the outer peripheral surface and is used to form a plurality of grooves on the inner surface of the raw tube by rolling.
  • the above-mentioned ridge is formed in a trapezoidal shape with a tapered cross section, and the corner of the tip is formed in an arc shape.
  • the arc radius Rmm of the corner of the tip is substantially formed between the ridge.
  • the ratio (RZh) of the V-shaped groove to the depth hmm is 0.13 or more and 0.32 or less.
  • the raw tube material can easily flow into the groove from the ridge tip.
  • the arc radius R of the tip corner of the ridge is appropriately set. It becomes easier for the pipe material to flow into the groove.
  • the groove formed between the protrusions has a bottom formed in an arc shape, the arc radius rmm of the bottom, and the depth hmm of the groove. Ratio (rZh) between 0.18 and 0.26.
  • the arc radius r of the groove bottom is defined in relation to the groove depth h.
  • the arc radius r of the groove bottom is set appropriately, the tube that has flowed into the groove from the tip of the ridge The material flows reliably to the bottom of the groove.
  • the arc radius r at the bottom of the groove is 0.04 mm
  • the arc radius R at the tip corner of the ridge is 0.05 mm
  • the width ⁇ at the tip of the strip is 0
  • the shape of the tip corner of the ridge and the shape of the bottom of the groove are optimal with respect to the tip width of the ridge. Therefore, the fluidity of the raw pipe material is optimized, and the raw pipe material flows smoothly and reliably into the groove.
  • the grooved plug (20) according to any one of claims 8 to 14 is inserted into the raw pipe (P), and the outer surface of the raw pipe (P) corresponding to the insertion position is inserted.
  • a groove shape corresponding to the protrusion shape of the grooved plug (20) is formed on the inner surface of the element pipe (P) by the rolling process of pressing.
  • the groove shape of the grooved plug is transferred to the inner surface of the blank tube by pressing the outer surface of the blank tube in which the grooved plug is inserted (rolling step).
  • the arc radius R at the tip corner of the ridge and the arc radius r at the bottom of the groove are defined in such a shape that the raw material can easily flow into the groove. Cracks in grooves and protrusions are prevented.
  • the raw tube (P) is subjected to a diameter reduction check.
  • a plurality of grooves are formed on the inner surface of the reduced diameter pipe.
  • the valley bottom R and the fin tip r of the internally grooved tube are set to the bottom width ⁇ of the groove, the apex angle ⁇ of the ridge, or the height h of the ridge. Since it is specified by the relationship, the raw material can smoothly flow into the groove. That is, it is possible to suppress a decrease in the fluidity of the raw tube material due to the bottom width ⁇ of the groove, the apex angle ⁇ of the protrusion, and the like. Therefore, it is possible to prevent the protrusions and the like from being cracked during production. As a result, a highly reliable inner grooved tube can be provided.
  • the fin tip R and the bottom r of the grooved plug are related to the tip width ⁇ of the ridge, the apex angle ⁇ of the groove, or the depth h of the groove. Since it is specified, the raw tube material can flow smoothly into the groove. Therefore, in the manufacture of the internally grooved tube, it is possible to prevent the protrusions from cracking. As a result, a highly reliable grooved plug can be provided.
  • the inner surface groove capable of preventing cracks and the like from cracking. It is possible to provide a method for manufacturing an attached tube.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a heat transfer tube according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a heat transfer tube according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of the heat transfer tube according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a manufacturing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the grooved plug according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the main part of the grooved plug according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a table showing the results of evaluation tests.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing cracks and the like of grooves and fins.
  • the internally grooved tube of the present embodiment is used as a heat exchanger tube (so-called fin-and-tube heat exchanger tube) provided in a refrigeration apparatus or the like, in which a refrigerant flows.
  • the refrigerant flowing through the inner grooved tube evaporates or condenses by exchanging heat with air and water circulating around the tube, and the inner grooved tube (hereinafter referred to as heat transfer tube (1)) of this embodiment is made of material.
  • the material is not limited to this, but may be aluminum or the like.
  • a plurality of fins (3) extending spirally in the tube axis direction are formed on the inner surface of the heat transfer tube (1).
  • This fin (3) constitutes a ridge formed in a chevron with a tapered cross section.
  • Adjacent grooves (2) are formed between the fins (3).
  • This groove (2) has an inverted trapezoidal cross section.
  • These grooves (2) and fins (3) are formed in parallel and are inclined by a predetermined angle ⁇ (hereinafter referred to as a lead angle ⁇ ) with respect to the tube axis direction.
  • the fin (3) has a tip (3a) formed in an arc shape, and a straight inclined portion (3b) is formed continuously from the tip (3a).
  • the bottom of the groove (2) is formed with a bottom flat portion (2a). At both ends of the bottom flat portion (2a), bottom corner portions (2b) that are continuous with the inclined portions (3b) of the fin (3) are formed.
  • the bottom corner (2b) is formed in a circular arc shape. That is, the inclined portion (3b) and part of the tip (3a) of the fin (3), the bottom flat portion (2a) and the bottom corner (2b) constitute the groove (2)! / Speak.
  • the groove (2) and the fin (3) are characterized by the arc radius R (hereinafter referred to as the following) of the bottom corner (2b) so that defects such as chipping and cracking do not occur during manufacture.
  • the arc radius of the tip (3a) !: (hereinafter referred to as the fin tip r) is set.
  • the ratio (RZ ⁇ ) force between the valley bottom R and the bottom width ⁇ of the groove (2) is set to be not less than 0.10 and not more than 0.25.
  • This ratio (RZ ⁇ ) is desirably 0.20 or more and 0.23 or less.
  • the ratio (rZ ⁇ ) between the fin tip r and the bottom width ⁇ of the groove (2) is set to 0.14 or more and 0.20 or less.
  • the ratio (rZ ⁇ ) is preferably 0.16 or more and 0.19 or less.
  • the bottom width ⁇ of the groove (2) indicates the distance connecting the intersection of the extended line of the inclined part (3b) and the extended line of the bottom flat part (2a).
  • the fin tip r is 0.04 mm
  • the valley bottom R is 0.05 mm
  • the valley width ⁇ of the groove (2) is set to 0.23 mm
  • the fin height h is set to 0.18 mm.
  • the outer diameter of the tube is 7 mm
  • the number N of grooves (2) is 50
  • the lead angle ⁇ of grooves (2) is 18 °
  • the bottom wall thickness t is 0.25 mm. Is set.
  • the valley bottom R and the fin tip r may be defined in relation to the fin apex angle ⁇ ° instead of being defined in relation to the groove bottom width ⁇ .
  • the ratio (R / ⁇ ) between the valley bottom R and the fin apex angle ⁇ ° is defined as 0.006 or more and 0.0013 or less.
  • the ratio (RZ 0) is preferably 0.0001 or more and 0.0013 or less.
  • Ratio (rZ ⁇ ) force between the fin tip r and the fin apex angle ⁇ ° is defined as 0.0008 or more and 0.0012 or less. This it (r / ⁇ ) ⁇ 0. 0009 or more and 0.0011 or less is desired! / ⁇ .
  • the valley bottom R and the fin tip r may be defined in relation to the fin height h.
  • the ratio (RZh) force between the valley bottom R and the fin height h is defined as 0.13 or more and 0.32 or less. This ratio (RZh) is preferably 0.25 or more and 0.31 or less.
  • the ratio (rZh) force between fin tip r and fin height h is defined as 0.18 or more and 0.26 or less.
  • the ratio (rZh) is desirably 0.20 or more and 0.25 or less.
  • the heat transfer tube manufacturing apparatus (10) of the present embodiment includes a rolled ball (11), a holding die (12), a holding plug (13), and a connecting shaft (14). With grooved plug (20)
  • the holding die (12) is formed in an annular shape and is disposed so as to be in contact with the outer surface of the element pipe (P).
  • the holding plug (13) is configured to be inserted into the raw tube (P) and sandwich the raw tube (P) with the holding die (12).
  • the rolling ball (11) is arranged downstream of the holding die (12) (on the right side in FIG. 4) and rotates planetarily while pressing the outer surface of the tube (P) to press the tube (P). It is configured as follows.
  • the grooved plug (20) is inserted into a position corresponding to the rolling ball (11) of the raw pipe (P).
  • the grooved plug (20) is rotatably connected to the holding plug (13) by a connecting shaft (14).
  • the grooved plug (20) is formed in a cylindrical shape and has an outer periphery.
  • a plurality of spiral fins (22) are formed on the surface.
  • a spiral groove (21) is formed between the fins (22).
  • the fin (22) of the grooved plug (20) constitutes a protrusion formed in a trapezoidal shape with a tapered cross section.
  • the fin (22) has a tip corner (22b) that is both ends of the tip (22a) formed in an arc shape, and a linear inclined portion (22c) is formed continuously from the tip corner (22b). It has been done.
  • the groove (21) of the grooved plug (20) has a bottom portion (21a) formed in an arc shape and continues to the inclined portion (22c) of the fin (22). That is, the inclined portion (22c) and the tip end corner portion (22b) of the fin (22) and the bottom portion (21a) constitute the groove (21).
  • the groove (21) and the fin (22) of the grooved plug (20) are formed so as to correspond to the fin (3) and the groove (2) of the heat transfer tube (1), respectively. .
  • the ratio (RZ ⁇ ) force between the fin tip R and the fin tip width ⁇ is set to 0.10 or more and 0.25 or less.
  • the ratio (rZ ⁇ ) between the valley bottom r and the fin tip width ⁇ is set to 0.14 or more and 0.20 or less.
  • the fin tip width ⁇ indicates the distance connecting the intersection of the extension line of the tip part (22a) and the extension line of the inclined part (22c).
  • the grooved plug (20) of this embodiment has a trough r of 0.04 mm, a fin tip R of 0.05 mm, and a fin tip width ⁇ of 0.23 mm. .
  • the groove depth h is set to 0.18 mm.
  • the present invention relates to the apex angle ⁇ ° of the groove (21) instead of defining the fin tip R and the valley bottom r in relation to the fin tip width ⁇ . You may make it regulate in relation to. That is, the ratio (RZ 0) between the fin tip R and the apex angle ⁇ ° of the groove (21) is defined as 0.0006 or more and 0.0013 or less. It (r / 0) force between the valley bottom r and the apex angle 0 ° of the groove (21) is defined as 0.0008 or more and 0.0012 or less.
  • the fin tip R and the valley bottom r may be defined in relation to the fin height h.
  • the ratio of the fin tip R to the fin height h (RZh) force 0.13 or more 0 Specified below 32.
  • Ratio (rZh) force between the valley bottom r and the fin height h is defined as 0.18 or more and 0.26 or less.
  • the range of desirable values of the above-mentioned ratios is the range of the heat transfer tube (1). This is the same as the value range described in.
  • the first step of reducing the diameter of the element pipe (P) and the second step of rolling the diameter-reduced element pipe (P) are performed. Is called.
  • the raw tube (P) which is a smooth tube, is inserted into the holding die (12).
  • the rolling lubricant is injected into the raw pipe (P), and the holding plug (13) and the grooved plug (20) connected by the connecting shaft (14) are inserted.
  • the tube (P) is pulled out in the drawing direction (direction indicated by the arrow in Fig. 4).
  • the raw tube (P) is reduced in diameter between the holding die (12) and the holding plug (13) (diameter reduction processing).
  • the raw pipe (P) reduced in diameter in the first step is further drawn out and passes through the rolling ball (11).
  • the blank tube (P) is pressed against the grooved plug (20) by the rolled ball (11).
  • the inner wall surface of the raw pipe (P) is plastically deformed along the shape of the groove (21) of the grooved plug (20).
  • the raw pipe material copper material or copper alloy material
  • the shape of the groove (21) of the grooved plug (20) is transferred to the inner surface of the raw pipe (P) (rolling process).
  • the heat transfer tube (1) has a groove (1) so that the liquid refrigerant reaches an annular flow that reaches the top of the tube along the groove (2) so as to secure an inner surface area based on the required heat transfer amount.
  • the shape of 2) and fin (3) are designed.
  • the larger the inner surface area the greater the amount of heat exchange between the refrigerant and the air, and the entire inside of the pipe can be used for heat transfer by forming an annular flow.
  • the heat transfer performance of the heat transfer tube (1) can be enhanced.
  • the number N of the grooves (2), the lead angle ⁇ of the grooves (2), the fin apex angle ⁇ , the fin height h and the force are set based on the above design conditions.
  • the valley bottom width ⁇ force of the groove (2) is naturally determined. Further, the valley bottom wall thickness t is set based on the refrigerant pressure in the pipe, and the necessary strength of the heat transfer pipe (1) is ensured. [0067]
  • the valley width ⁇ of the groove (2) of the heat transfer tube (1) is increased depending on the design conditions, the raw tube material is removed from the tip (22a) in the grooved plug (20). It becomes difficult to flow into the inclined part (22c).
  • the fin tip R and the bottom r of the grooved plug (20) are defined in relation to the fin tip width ⁇ (the valley bottom width ⁇ of the heat transfer tube (1)).
  • the fin tip R and the bottom r are set according to the fin tip width ⁇ so that the raw tube material can easily flow into the groove (21).
  • the raw tube material easily flows from the tip end portion (22a) along the tip end corner portion (22b) to the inclined portion (22c), and further easily flows from the inclined portion (22c) to the bottom portion (21a). Therefore, the raw tube material can surely flow into the groove (21) of the grooved plug (20). As a result, it is possible to avoid defects such as chipping and cracking in the groove (2) and fin (3) of the heat transfer tube (1).
  • the fin tip R and bottom r of the grooved plug (20) are appropriately set in relation to the apex angle ⁇ of the groove (21) (fin apex angle 0 of the heat transfer tube (1)).
  • the shape of the groove (21) becomes a shape in which the raw pipe material easily flows in accordance with the apex angle ⁇ . Therefore, the raw tube material can surely flow into the groove (21) of the grooved plug (20).
  • the fin height h of the heat transfer tube (1) is increased depending on the design conditions, in the grooved plug (20), it becomes difficult for the raw material to reach the bottom (21a) of the groove (21).
  • the fin tip R and bottom r of the grooved plug (20) are appropriately set in relation to the depth h of the groove (21) (fin height h of the heat transfer tube (1)).
  • the shape of the groove (21) is such that the raw tube material flows into the bottom (21a) reliably according to the depth h. Therefore, the blank tube material can surely flow into the groove (21) of the grooved plug (20).
  • the upper limit of fin tip R and bottom r is It is set within the range that can secure the heat quantity.
  • the valley bottom R and the fin tip !: of the heat transfer tube (1) that is, the fin tip R and the bottom part !: of the grooved plug (20) are set according to the design conditions. Specified according to the values of various parameters. Therefore, it is possible to improve the workability while ensuring the functionality (heat transfer performance, etc.) of the heat transfer tube (1). As a result, a highly reliable heat transfer tube (1) can be provided.
  • the outer diameter of the heat transfer tube is 7 mm
  • the number N of grooves (2) is 50
  • the lead angle ⁇ of the grooves (2) is 18 °.
  • the bottom wall thickness t was 0.25 mm.
  • Case 2 satisfies the specified numerical range of the ratio of the valley bottom R and the fin tip r to the valley bottom width ⁇ and the like described above.
  • Case 1 and Case 3 are out of the specified numerical range.
  • the heat transfer pipe made of copper used for heat exchange is targeted, but a pipe for another use such as a water pipe may be targeted.
  • the shape of the groove (2) of the heat transfer tube (1) is not limited to a spiral shape, and may be, for example, a linear groove extending along the axial direction.
  • the present invention is useful as an internally grooved tube having a spiral groove on its inner surface, a manufacturing method thereof, and a grooved plug used in the manufacture thereof.

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Description

明 細 書
内面溝付き管及びその製造方法並びに溝付きプラグ
技術分野
[0001] 本発明は、内面溝付き管及びその製造方法、並びにその製造に用いられる溝付 きプラグに関し、特に、内面溝付き管の製造時における割れや破断の防止に係るも のである。
背景技術
[0002] 近年、冷凍装置等の熱交換器 (V、わゆるフィンチューブ型熱交換器)の伝熱管と して、管内面に多数の溝を形成して伝熱性能を高めた内面溝付き管がよく用いられ ている。例えば、特許文献 1の内面溝付き管の内面には、管軸方向に螺旋状に延び るフィンが多数形成され、これらフィンの間に溝が形成されている。この内面溝付き管 では、フィンの断面が先細の山型に形成され、溝の断面が逆台形状に形成されてい る。
特許文献 1：特開平 8 - 174044号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] し力しながら、従来の内面溝付き管において、フィンや溝の形状を単に伝熱性能 の設計条件に基づいて定めるだけでは、製造時にフィンに欠けが生じたり、溝の底 部に割れが生じるという問題があった（図 8参照)。さらに、熱交換器の組立において 、複数のフィンプレートに貫通させた内面溝付き管を拡管して貫通孔に密着させる際 、管内面のフィン等に上述した欠けや割れが存在すると、その割れが進行し、最悪の 場合はフィンが脱落したり管自体が破断すると!、う問題があった。
[0004] ここで、内面溝付き管の製造時に、フィン等に欠けや割れが生じる原理について 説明する。一般に、内面溝付き管は、外周面に溝が形成された溝付きプラグを素管 に挿入した状態で、その素管の外面を押圧して、素管内面に溝付きプラグの溝形状 を転写させること〖こより製造される。つまり、素管が押圧されると、素管の内壁が溝付 きプラグの溝に流れ込むように変形し、素管内面にフィンや溝が形成される。その際 、形成しょうとするフィンや溝の形状、即ち溝付きプラグの溝形状によっては、素管材 料が流れ込み難くなる。この素管材料の流動性が悪くなることで、フィン等に欠けや 割れが生じる。
[0005] 本発明は、斯カる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィン や溝の形状を工夫することにより、製造時におけるフィン等の欠けや割れの発生を防 止し、信頼性の高い内面溝付き管を提供すると共に、その製造方法並およびそれに 用いられる溝付きプラグを提供することである。
課題を解決するための手段
[0006] 第 1の発明は、内面に複数の溝が形成された内面溝付き管を前提としている。そ して、上記溝は、断面が逆台形状に形成されると共に該底部角部が円弧状に形成さ れ、該底部角部の円弧半径 Rmmと、上記溝の底部幅 δ mmとの比 (R/ δ )が 0. 10 以上 0. 25以下となるものである。
[0007] 上記の発明では、外周面に突条および溝が形成された溝付きプラグを素管に挿 入し、該素管の外面を押圧することで、溝付きプラグの溝形状を素管の内面に転写さ せる。具体的には、素管が押圧されると、素管の内壁面が溝付きプラグの溝形状に 沿って塑性変形し、素管材料が溝付きプラグの突条先端から溝へ流れ込むことによ り、素管の内面に複数の溝が形成される。つまり、溝付きプラグの突条が管の溝に対 応する。
[0008] ここで、例えば、管の溝の底部幅 δ (溝付きプラグの突条の先端幅）が大きくなる と、溝付きプラグにおいて素管材料が突条先端力も溝へ流れ込み難くなる。これによ り、管の溝部に割れ等の不良が発生する。ところが、本発明では、管において溝の底 部角部の円弧半径 Rが溝の底部幅 δに対して適切に設定される。つまり、溝付きプ ラグにおいて、突条の先端角部がその突条の先端幅に対して適切に設定されるので 、素管材料が突条先端から溝へ流れ込み易くなる。その結果、溝付きプラグの溝に 素管材料が確実に流入する。
[0009] 第 2の発明は、上記第 1の発明において、上記溝に隣接して先細に形成された突 条は、頂部が円弧状に形成され、該頂部の円弧半径 rmmと、上記溝の底部幅 δ mm との比 (rZ S )が 0. 14以上 0. 20以下となるものである。 [0010] 上記の発明では、管において突条頂部の円弧半径 rが溝の底部幅 δとの関係で 規定される。つまり、溝付きプラグにおいて、溝の底部の円弧半径が突条の先端幅と の関係で規定される。ここで、管において溝の底部幅 δが大きくなると、溝付きプラグ において素管材料が溝へ流れ込み難くなり、溝の底部まで到達し難くなるが、この底 部の円弧半径 (管の突条頂部の円弧半径 r)が適切に設定されるので、素管材料が 溝の底部まで確実に流れ込む。
[0011] 第 3の発明は、内面に複数の溝が形成された内面溝付き管を前提としている。そ して、上記溝は、断面が逆台形状に形成されると共に該底部角部が円弧状に形成さ れ、該底部角部の円弧半径 Rmmと、上記溝に隣接して先細に形成された突条の頂 角 θ ° との it (R/ Θ )力 O. 0006以上 0. 0014以下となるものである。
[0012] 上記の発明では、管において溝の底部角部の円弧半径 Rが突条の頂角 Θとの関 係で規定されるので、溝付きプラグにお!ヽて素管材料が突条先端から溝へ流れ込み 易くなる。つまり、例えば、管において突条の頂角 Θ (溝付きプラグの溝の頂角）が小 さくなると、溝付きプラグにおいて突条の先端角部の角度が急となり素管材料の流れ が乱れるが、この先端角部の円弧半径 (管の溝の底部角部の円弧半径 R)が適切に 設定されるので、素管材料の流れが滑らかになる。その結果、素管材料が溝へ確実 に流れ込む。
[0013] 第 4の発明は、上記第 3の発明において、上記突条は、頂部が円弧状に形成され 、該頂部の円弧半径 rmmと、上記突条の頂角 θ ° との比 (rZ Θ )が 0. 0008以上 0. 0012以下となるものである。
[0014] 上記の発明では、管において突条頂部の円弧半径 rが該突条の頂角 Θとの関係 で規定される。つまり、溝付きプラグにおいて、溝の底部の円弧半径が該溝の頂角と の関係で規定される。例えば、管において突条の頂角 Θ (溝付きプラグの溝の頂角） 力 、さくなると、溝付きプラグにおいて溝の底部が狭くなり、その底部まで素管材料が 到達し難くなるが、その底部の円弧半径 (管の突条頂部の円弧半径 r)が適切に設定 されるので、素管材料が溝の底部まで確実に流れ込む。
[0015] 第 5の発明は、内面に複数の溝が形成された内面溝付き管を前提としている。そ して、上記溝は、断面が逆台形状に形成されると共に該底部角部が円弧状に形成さ れ、該底部角部の円弧半径 Rmmと、上記溝に隣接して先細に形成された突条の高 さ hmmとの比（RZh)が 0. 13以上 0. 32以下となるものである。
[0016] 上記の発明では、管において溝の底部角部の円弧半径 Rが突条の高さ hとの関 係で規定されるので、溝付きプラグにお!ヽて素管材料が突条先端から溝へ流れ込み 易くなる。つまり、例えば、管において突条の高さ h (溝付きプラグの溝の深さ）が大き くなると、溝付きプラグにおいて素管材料が突条先端力 溝へ十分には流れ込み難 くなるが、この突条先端の角部の円弧半径 (管の溝の底部角部 R)が適切に設定され るので、素管材料が溝へ流れ込み易くなる。
[0017] 第 6の発明は、上記第 5の発明において、上記突条は、頂部が円弧状に形成され 、該頂部の円弧半径 rmmと、上記突条の高さ hmmとの比 (rZh)が 0. 18以上 0. 26 以下となるものである。
[0018] 上記の発明では、管において突条頂部の円弧半径 rが該突条の高さ hとの関係で 規定される。つまり、溝付きプラグにおいて、溝の底部の円弧半径が該溝の深さとの 関係で規定される。例えば、管において突条の高さ h (溝付きプラグの溝の深さ）が大 きくなると、溝付きプラグにおいて素管材料が溝の底部まで到達し難くなるが、その底 部の円弧半径 (管の突条頂部の円弧半径 r)が適切に設定されるので、素管材料が 溝の底部まで確実に流れ込む。
[0019] 第 7の発明は、上記第 2の発明において、上記突条の頂部の円弧半径 rが 0. 04 mmで、上記溝の底部角部の円弧半径 Rが 0. 05mmで、上記溝の底部幅 δが 0. 23 mmで to 。
[0020] 上記の発明では、溝付きプラグにおいて、突条の先端角部の形状および溝の底 部の形状が突条の先端幅に対して最適となる。したがって、素管材料の流動性が最 適となり、素管材料が溝へ滑らかに且つ確実に流れ込む。
[0021] 第 8の発明は、外周面に複数の突条が形成され、転造加工によって素管の内面 に複数の溝を形成するために用いられる溝付きプラグを前提としている。そして、上 記突条は、断面が先細の台形状に形成されると共に該先端角部が円弧状に形成さ れ、該先端角部の円弧半径 Rmmと、上記突条の先端幅 δ mmとの比 (RZ δ )が 0. 1 0以上 0. 25以下となるものである。 [0022] 上記の発明では、外周面に複数の突条および溝が形成された溝付きプラグを素 管に挿入し、該素管の外面を押圧することで、溝付きプラグの溝形状を素管の内面 に転写させる。具体的には、素管が押圧されると、素管の内壁面が溝付きプラグの溝 形状に沿って塑性変形し、素管材料が溝付きプラグの突条先端から溝へ流れ込むこ とにより、素管の内面に螺旋状の溝が形成される。つまり、溝付きプラグの突条が管 の溝に対応する。
[0023] ここで、溝付きプラグにおいて、例えば、突条の先端幅 δが大きくなると、素管材 料が突条先端から溝へ流れ込み難くなる。これにより、管の溝や突条に割れ等の不 良が発生する。ところが、本発明では、突条の先端角部の円弧半径 Rが突条の先端 幅 δに対して適切に設定されるので、素管材料が突条先端から溝へ流れ込み易くな る。つまり、素管材料の流動性が向上し、溝付きプラグの溝に素管材料が確実に流 入する。
[0024] 第 9の発明は、上記第 8の発明において、上記突条間に形成された略 Vの字状の 溝は、底部が円弧状に形成され、該底部の円弧半径 rmmと、上記突条の先端幅 δ m mとの比 (rZ S )が 0. 14以上 0. 20以下となるものである。
[0025] 上記の発明では、溝底部の円弧半径 rが突条の先端幅 δとの関係で規定される。
ここで、突条の先端幅 δが大きくなると、素管材料が溝へ流れ込み難くなり、溝の底 部まで到達し難くなるが、この底部の円弧半径 rが適切に設定されるので、突条先端 から溝へ流れ込んだ素管材料が溝の底部まで確実に流れ込む。
[0026] 第 10の発明は、外周面に複数の突条が形成され、転造加工によって素管の内面 に複数の溝を形成するために用いられる溝付きプラグを前提としている。そして、上 記突条は、断面が先細の台形状に形成されると共に該先端角部が円弧状に形成さ れ、該先端角部の円弧半径 Rmmと、上記突条間に形成された略 Vの字状の溝の頂 角 θ ° との it (R/ Θ )力 O. 0006以上 0. 0014以下となるものである。
[0027] 上記の発明では、突条の先端角部の円弧半径 Rが溝の頂角 Θとの関係で規定さ れるので、素管材料が突条先端から溝へ流れ込み易くなる。つまり、例えば、溝の頂 角 Θが小さくなると、突条の先端角部の角度が急となり素管材料の流れが乱れるが、 この先端角部の円弧半径 Rが適切に設定されるので、素管材料の流れが滑らかにな る。その結果、素管材料が溝へ確実に流れ込む。
[0028] 第 11の発明は、上記第 10の発明において、上記突条間に形成された溝は、底 部が円弧状に形成され、該底部の円弧半径 rmmと、上記溝の頂角 θ ° との比 (rZ Θ )力 SO. 0008以上 0. 0012以下となるものである。
[0029] 上記の発明では、溝底部の円弧半径 rが溝の頂角 Θとの関係で規定される。例え ば、溝の頂角 Θが小さくなると、溝の底部が狭くなり、その底部まで素管材料が到達 し難くなるが、その底部の円弧半径 rが適切に設定されるので、突条先端から溝へ流 れ込んだ素管材料が溝の底部まで確実に流れ込む。
[0030] 第 12の発明は、外周面に複数の突条が形成され、転造加工によって素管の内面 に複数の溝を形成するために用いられる溝付きプラグを前提としている。そして、上 記突条は、断面が先細の台形状に形成されると共に該先端角部が円弧状に形成さ れ、該先端角部の円弧半径 Rmmと、上記突条間に形成された略 Vの字状の溝の深 さ hmmとの比（RZh)が 0. 13以上 0. 32以下となるものである。
[0031] 上記の発明では、突条の先端角部の円弧半径 Rが溝の深さ hとの関係で規定さ れるので、素管材料が突条先端から溝へ流れ込み易くなる。つまり、例えば、溝の深 さ hが大きくなると、素管材料が突条先端から溝へ十分には流れ込み難くなるが、突 条の先端角部の円弧半径 Rが適切に設定されるので、素管材料が溝へ流れ込み易 くなる。
[0032] 第 13の発明は、上記第 12の発明において、上記突条間に形成された溝は、底 部が円弧状に形成され、該底部の円弧半径 rmmと、上記溝の深さ hmmとの比 (rZh) が 0. 18以上 0. 26以下となるものである。
[0033] 上記の発明では、溝底部の円弧半径 rが溝の深さ hとの関係で規定される。例え ば、溝の深さ hが大きくなると、素管材料が溝の底部まで到達し難くなるが、その底部 の円弧半径 rが適切に設定されるので、突条先端から溝へ流れ込んだ素管材料が溝 の底部まで確実に流れ込む。
[0034] 第 14の発明は、上記第 9の発明において、上記溝の底部の円弧半径 rが 0. 04m mで、上記突条の先端角部の円弧半径 Rが 0. 05mmで、上記突条の先端の幅 δが 0
. 23mmである。 [0035] 上記の発明では、突条の先端角部の形状および溝の底部の形状が突条の先端 幅に対して最適となる。したがって、素管材料の流動性が最適となり、素管材料が溝 へ滑らかに且つ確実に流れ込む。
[0036] 第 15の発明は、請求項 8乃至 14の何れか 1項の溝付きプラグ (20)を素管（P)に 挿入し、その挿入位置に対応する素管（P)の外面を押圧する転造工程によって、上 記素管 (P)の内面に上記溝付きプラグ (20)の突条形状に対応した溝形状を形成す るものである。
[0037] 上記の発明では、溝付きプラグが挿入された素管の外面を押圧することで、溝付 きプラグの溝形状を素管の内面に転写させる (転造工程)。ここで、溝付きプラグにお いて、突条の先端角部の円弧半径 Rや溝底部の円弧半径 rは、素管材料が溝へ流 れ込みやすい形状に規定されているので、素管における溝部や突条の割れ等が防 止される。
[0038] 第 16の発明は、上記第 15の発明において、上記転造工程を行う前に、素管 (P) を縮径カ卩ェするものである。
[0039] 上記の発明では、縮径された素管の内面に複数の溝が形成される。
発明の効果
[0040] したがって、第 1〜第 7の発明によれば、内面溝付き管の谷底 Rおよびフィン先端 rを、溝の底部幅 δ、突条の頂角 Θまたは突条の高さ hとの関係で規定するようにした ので、素管材料を溝へ滑らかに流れ込ますことができる。つまり、溝の底部幅 δや突 条の頂角 Θ等に起因する素管材料の流動性の低下を抑制することができる。したが つて、製造時において発生する突条ゃ溝の割れ等を防止することができる。その結 果、信頼性の高い内面溝付き管を提供することができる。
[0041] また、第 8〜第 14の発明によれば、溝付きプラグのフィン先端 Rおよび底部 rを、 突条の先端幅 δ、溝の頂角 Θまたは溝の深さ hとの関係で規定するようにしたので、 素管材料を溝へ滑らかに流れ込ますことができる。したがって、内面溝付き管の製造 において、突条ゃ溝の割れ等を防止することができる。その結果、信頼性の高い溝 付きプラグを提供することができる。
[0042] また、第 15または第 16の発明によれば、突条ゃ溝の割れ等を防止可能な内面溝 付き管の製造方法を提供することができる。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は、実施形態に係る伝熱管を示す縦断面図である。
[図 2]図 2は、実施形態に係る伝熱管を示す横断面図である。
[図 3]図 3は、実施形態に係る伝熱管の要部を示す横断面図である。
[図 4]図 4は、実施形態に係る製造装置を示す構成図である。
[図 5]図 5は、実施形態に係る溝付きプラグを示す斜視図である。
[図 6]図 6は、実施形態に係る溝付きプラグの要部を示す横断面図である。
[図 7]図 7は、評価試験の結果を示す表である。
[図 8]図 8は、溝およびフィンの割れ等を示す横断面図である。
符号の説明
1 伝熱管（内面溝付き管)
2 溝
2b 底部角部
3 フィン (突条）
3a 先端部
10 製造装置
11 転造ボール
12 保持ダイス
13 保持プラグ
20 溝付きプラグ
21 溝
21a 底部
22 フィン (突条）
22b 先端角部
P 素管
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 [0046] 本実施形態の内面溝付き管は、冷凍装置等に設けられる熱交翻 (いわゆる、フ イン 'アンド'チューブ型熱交 の伝熱管として用いられ、内部を冷媒が流れるも のである。この内面溝付き管を流れる冷媒は、管周囲を流通する空気や水と熱交換 して蒸発または凝縮する。本実施形態の内面溝付き管 (以下、伝熱管（1)という。）は 、材質が銅または銅合金である。なお、この材質は、これに限らず、アルミニウム等で あってもよい。
[0047] 図 1〜図 3に示すように、上記伝熱管（1)の内面には、管軸方向に螺旋状に延び るフィン (3)が複数形成されている。このフィン (3)は、断面が先細の山形に形成され た突条を構成している。そして、上記各フィン (3)の間には、隣接する溝 (2)が形成さ れている。この溝 (2)は、断面が逆台形状に形成されている。これら溝 (2)やフィン (3) は、並行に形成され、且つ、管軸方向に対して所定の角度 α (以下、リード角 αとい う。）だけ傾斜している。
[0048] 上記フィン (3)は、先端部（3a)が円弧状に形成され、該先端部（3a)に連続して直 線状の傾斜部（3b)が形成されて!、る。上記溝 (2)の底部は、底部平坦部 (2a)が形成 されて 、る。この底部平坦部 (2a)の両端には、フィン (3)の傾斜部（3b)に連続する底 部角部（2b)が形成されている。そして、この底部角部（2b)は、円弧状に形成されて V、る。つまり、上記フィン (3)の傾斜部（3b)および先端部（3a)の一部と、底部平坦部 ( 2a)および底部角部（2b)とが、上記溝 (2)を構成して!/ヽる。
[0049] また、上記溝 (2)およびフィン (3)は、本発明の特徴として、製造時に欠けや割れ 等の不良が発生しないように、底部角部（2b)の円弧半径 R (以下、谷底 Rという。）お よび先端部 (3a)の円弧半径!: (以下、フィン先端 rという。）が設定されている。
[0050] 具体的には、上記谷底 Rと、溝 (2)の底部幅 δとの比 (RZ δ )力 0. 10以上 0. 2 5以下に設定されている。なお、この比 (RZ δ )は、 0. 20以上 0. 23以下が望ましい 。さらに、上記フィン先端 rと、溝 (2)の底部幅 δとの比 (rZ δ )が、 0. 14以上 0. 20 以下に設定されている。なお、この比 (rZ δ )は、 0. 16以上 0. 19以下が望ましい。 ここで、溝 (2)の底部幅 δとは、傾斜部（3b)の延長線と底部平坦部 (2a)の延長線と の交点を結んだ距離を示すものである。
[0051] また、本実施形態の伝熱管（1)は、フィン先端 rが 0. 04mm,谷底 Rが 0. 05mm, 溝（2)の谷底幅 δが 0. 23mm,フィン頂角 Θ力 0° 、フィン高さ hが 0. 18mmに設定 されている。また、その他の寸法および角度については、管の外径が φ 7mm,溝 (2) の条数 Nが 50条、溝 (2)のリード角 αが 18° 、谷底肉厚 tが 0. 25mmに設定されて いる。
[0052] また、本発明は、谷底 Rおよびフィン先端 rについて溝の底部幅 δとの関係で規 定する代わりに、フィン頂角 θ ° との関係で規定するようにしてもよい。具体的に、上 記谷底 Rと、フィン頂角 θ ° との比 (R/ θ ) ί 0. 0006以上 0. 0014以下に規定さ れる。なお、この比（RZ 0 )は、 0. 0011以上 0. 0014以下が望ましい。上記フィン 先端 rと、フィン頂角 θ ° との比 (rZ Θ )力 0. 0008以上 0. 0012以下に規定される 。なお、この it (r/ θ ) ί 0. 0009以上 0. 0011以下力望まし!/ヽ。
[0053] また、谷底 Rおよびフィン先端 rについてフィン高さ hとの関係で規定するようにし てもよい。具体的に、上記谷底 Rと、フィン高さ hとの比 (RZh)力 0. 13以上 0. 32 以下に規定される。なお、この比 (RZh)は、 0. 25以上 0. 31以下が望ましい。上記 フィン先端 rと、フィン高さ hとの比 (rZh)力 0. 18以上 0. 26以下に規定される。な お、この比 (rZh)は、 0. 20以上 0. 25以下が望ましい。
[0054] 〈伝熱管の製造方法〉
次に、上記伝熱管（1)の製造方法について、図 4〜図 6を参照しながら説明する。 図 4に示すように、本実施形態の伝熱管の製造装置（10)は、転造ボール（11)と、保 持ダイス（12)と、保持プラグ (13)と、連結軸（14)と、溝付きプラグ (20)とを備えている
[0055] 上記保持ダイス（12)は、円環状に形成され、素管 (P)の外面に接するように配置 されている。上記保持プラグ（13)は、素管 (P)に挿入されて保持ダイス（12)との間で 素管（P)を挟み込むように構成されている。上記転造ボール（11)は、保持ダイス（12) の下流側（図 4における右側）に配置され、素管 (P)の外面に接しながら遊星回転し て該素管 (P)を押圧するように構成されている。上記溝付きプラグ (20)は、素管 (P) の転造ボール（11)に対応する位置に挿入されるものである。上記溝付きプラグ (20) は、連結軸（14)によって保持プラグ（13)に回転自在に連結されている。
[0056] 図 5および図 6に示すように、上記溝付きプラグ (20)は、円筒状に形成され、外周 面に複数の螺旋状のフィン (22)が形成されている。このフィン (22)間には、螺旋状の 溝 (21)が形成されている。これら溝 (21)および突条 (22)は、並行に形成され、且つ、 軸方向に対して所定の角度だけ傾斜して 、る。
[0057] 上記溝付きプラグ (20)のフィン (22)は、断面が先細の台形状に形成された突条 を構成している。上記フィン (22)は、先端部（22a)の両端である先端角部（22b)が円 弧状に形成され、該先端角部（22b)に連続して直線状の傾斜部（22c)が形成されて いる。上記溝付きプラグ (20)の溝 (21)は、底部（21a)が円弧状に形成され、フィン (2 2)の傾斜部（22c)に連続して 、る。つまり、上記フィン (22)の傾斜部（22c)および先 端角部 (22b)と、底部 (21a)とが、上記溝 (21)を構成している。そして、上記溝付きプ ラグ (20)の溝 (21)およびフィン (22)は、それぞれ上記伝熱管（1)のフィン (3)および 溝 (2)に対応するように形成されて!ヽる。
[0058] また、上記溝付きプラグ (20)につ 、ても、製造時に伝熱管（1)のフィン (3)等に割 れ等の不良が発生しな 、ように、即ち上述した伝熱管（1)のフィン (3)や溝 (2)の形状 に加工できるように、先端角部（22b)の円弧半径 R (以下、フィン先端 Rという。）およ び底部（21a)の円弧半径 r (以下、谷底 rという。）が設定されている。
[0059] つまり、上記フィン先端 Rと、フィン先端幅 δとの比 (RZ δ )力 0. 10以上 0. 25 以下に設定されている。上記谷底 rと、フィン先端幅 δとの比 (rZ δ )が、 0. 14以上 0. 20以下に設定されている。ここで、フィン先端幅 δとは、先端部（22a)の延長線と 傾斜部 (22c)の延長線との交点を結んだ距離を示すものである。具体的に、本実施 形態の溝付きプラグ（20)は、谷底 rが 0. 04mm,フィン先端 Rが 0. 05mm,フィン先端 幅 δが 0. 23mmゝ溝（21)の頂角 Θが 40。 、溝深さ hが 0. 18mmに設定されている。
[0060] また、この溝付きプラグ (20)においても、本発明は、フィン先端 Rおよび谷底 rにつ いてフィン先端幅 δとの関係で規定する代わりに、溝 (21)の頂角 θ ° との関係で規 定するようにしてもよい。つまり、上記フィン先端 Rと、溝 (21)の頂角 θ ° との比 (RZ 0 )が、 0. 0006以上 0. 0014以下に規定される。上記谷底 rと、溝 (21)の頂角 0 ° との it (r/ 0 )力 0. 0008以上 0. 0012以下に規定される。
[0061] また、上記フィン先端 Rおよび谷底 rについてフィン高さ hとの関係で規定するよう にしてもよい。つまり、上記フィン先端 Rと、フィン高さ hとの比 (RZh)力 0. 13以上 0 . 32以下に規定される。上記谷底 rと、フィン高さ hとの比（rZh)力 0. 18以上 0. 26 以下に規定される。
[0062] なお、溝付きプラグ (20)にお 、て、上述した各比 (RZ δ ヽ rZ δ 、 RZ Θ 、 rZ Θ ヽ RZh、 rZh)の望ましい値の範囲は、上記伝熱管（1)において記載した値の範囲と 同様である。
[0063] 本実施形態の製造装置（10)では、素管 (P)を縮径加工する第 1工程と、その縮径 された素管 (P)を転造加工する第 2工程とが行われる。
[0064] 上記第 1工程では、平滑管である素管 (P)が保持ダイス（12)に挿通される。この 素管 (P)の内部に、転造用の潤滑油が注入され、連結軸（14)で繋がった保持プラグ (13)および溝付きプラグ (20)が挿入される。その後、素管 (P)が抽伸方向（図 4に矢 印で示す方向）に引き抜かれる。そうすると、素管 (P)が保持ダイス（12)および保持 プラグ（13)の間で縮径される (縮径加工)。
[0065] 上記第 2工程では、第 1工程で縮径された素管 (P)がさらに引き抜かれ、転造ボ ール（11)を通過する。この通過の際、素管（P)が転造ボール（11)によって溝付きプ ラグ (20)へ押圧される。そうすると、素管 (P)の内壁面が溝付きプラグ (20)の溝 (21) 形状に沿って塑性変形する。具体的には、図 6に示すように、素管材料 (銅材料また は銅合金材料)が、溝付きプラグ (20)の先端部 (22a)から傾斜部 (22c)に沿って溝 (2 1)の底部 (21a)へ流れ込む。これにより、溝付きプラグ (20)の溝 (21)形状が素管 (P) の内面に転写される（転造加工)。
[0066] ところで、伝熱管（1)は、必要伝熱量に基づく内表面積を確保できるように、さらに 液冷媒が溝 (2)に沿って管頂部まで到達する環状流となるように、溝 (2)やフィン (3) の形状が設計される。つまり、内表面積が大きいほど冷媒と空気等との熱交換量を増 大させることができ、環状流とすることによって管内の全体を伝熱に利用することがで きる。その結果、伝熱管（1)の伝熱性能を高めることができる。具体的に、溝 (2)の条 数 Nと、溝 (2)のリード角 αと、フィン頂角 Θと、フィン高さ hと力 上記の設計条件に 基づいて設定される。そして、上記 4つの数値が定まると、溝 (2)の谷底幅 δ力 自ずと 定められる。また、管内の冷媒圧力に基づいて谷底肉厚 tが設定され、伝熱管（1)の 必要強度が確保される。 [0067] ここで、例えば、設計条件によって伝熱管（1)の溝 (2)の谷底幅 δが大きくなると、 溝付きプラグ (20)にお 、て、素管材料が先端部 (22a)から傾斜部 (22c)へ流れ込み 難くなる。ところが、本実施形態では、上述したように、溝付きプラグ (20)のフィン先端 Rおよび底部 rをフィン先端幅 δ (伝熱管（1)の谷底幅 δ )との関係で規定している。 つまり、溝付きプラグ (20)において、素管材料が溝 (21)へ流れ込み易くなるように、 フィン先端幅 δに応じてフィン先端 Rおよび底部 rが設定される。これにより、素管材 料は、先端部（22a)から先端角部（22b)に沿って傾斜部（22c)へ流れ易くなり、さらに 傾斜部 (22c)から底部 (21a)まで流れ易くなる。したがって、素管材料を溝付きプラグ (20)の溝 (21)に確実に流入させることができる。その結果、伝熱管（1)の溝 (2)ゃフ イン (3)における欠けや割れ等の不良を発生させずにすむ。
[0068] また、設計条件によって伝熱管（1)のフィン (3)の頂角 Θ (溝付きプラグ (20)の溝（ 21)の頂角 0 )が小さくなると、溝付きプラグ (20)において、素管材料が先端部 (22a) から傾斜部 (22c)へ流れ込み難くなる。つまり、先端部 (22a)から傾斜部 (22c)への素 管材料の流れ込み角度が急となるため、素管材料の流れが乱れ、素管材料の溝 (21 )への流入が不十分となる。ところが、上述したように、溝付きプラグ (20)のフィン先端 Rおよび底部 rを溝 (21)の頂角 Θ (伝熱管（1)のフィン頂角 0 )との関係で適切に設 定すれば、溝 (21)形状がその頂角 Θに応じて素管材料が流れ込み易い形状となる 。したがって、素管材料を溝付きプラグ (20)の溝 (21)に確実に流入させることができ る。
[0069] また、設計条件によって伝熱管（1)のフィン高さ hが大きくなると、溝付きプラグ (20 )において、素管材料が特に溝 (21)の底部 (21a)まで到達し難くなる。ところが、上述 したように、溝付きプラグ (20)のフィン先端 Rおよび底部 rを溝 (21)の深さ h (伝熱管（ 1)のフィン高さ h)との関係で適切に設定すれば、溝 (21)形状がその深さ hに応じて 素管材料が底部 (21a)まで確実に流れ込む形状となる。したがって、素管材料を溝 付きプラグ (20)の溝 (21)に確実に流入させることができる。
[0070] ここで、上述した何れの場合においても、フィン先端 Rおよび底部 rを大きくするほ ど、素管材料の溝 (21)への流入性は高まるが、伝熱管（1)の内表面積が小さくなり伝 熱性能が低下してしまう。したがって、フィン先端 Rおよび底部 rの上限値は、必要伝 熱量を確保できる範囲で設定される。
[0071] このように、本実施形態では、伝熱管（1)の谷底 Rおよびフィン先端!:、つまり溝付 きプラグ (20)のフィン先端 Rおよび底部!:を、設計条件により設定される各種パラメ一 タの数値に応じて規定するようにした。したがって、伝熱管（1)の機能性 (伝熱性能等 )を確保しつつ、加工性についても向上させることができる。その結果、信頼性の高い 伝熱管（1)を提供することができる。
[0072] 〈評価結果〉
次に、伝熱管（1)の製造時の割れ等の評価試験結果について、図 7を参照しなが ら説明する。なお、この試験は、何れのケース (ケース 1〜3)も、伝熱管の外径が φ 7 mm、溝（2)の条数 Nが 50条、溝（2)のリード角 αが 18° 、谷底肉厚 tが 0. 25mmの 条件で行った。
[0073] 図 7に示すように、ケース 1およびケース 3は、フィン (3)や溝 (2)に欠けや割れ等 が発生し、ケース 2は、全く割れ等が発生しな力つた。このように、ケース 2について、 上述した谷底 Rおよびフィン先端 rと谷底幅 δ等との比の規定数値範囲を満たしてい ることが分かる。一方、ケース 1およびケース 3について、上述した規定数値範囲から 外れていることが分かる。
[0074] 《その他の実施形態》
例えば、上記実施形態では、熱交^^に用いる銅製の伝熱管を対象としたが、水 道管等の別用途の管を対象としてもよい。
[0075] また、上記伝熱管（1)の溝 (2)の形状は、螺旋状に限るものでなぐ例えば軸方向 に沿って延びる直線溝であってもよ 、。
[0076] なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物 、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
産業上の利用可能性
[0077] 以上説明したように、本発明は、内面に螺旋溝を有する内面溝付き管及びその製 造方法、並びにその製造に用いられる溝付きプラグとして有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 内面に複数の溝が形成された内面溝付き管であって、
上記溝は、断面が逆台形状に形成されると共に該底部角部が円弧状に形成され
、該底部角部の円弧半径 Rmmと、上記溝の底部幅 δ mmとの比 (R/ δ )が 0. 10以 上 0. 25以下である
ことを特徴とする内面溝付き管。
[2] 請求項 1において、
上記溝に隣接して先細に形成された突条は、頂部が円弧状に形成され、該頂部 の円弧半径 rmmと、上記溝の底部幅 δ mmとの比 (r/ δ )が 0. 14以上 0. 20以下で ある
ことを特徴とする内面溝付き管。
[3] 内面に複数の溝が形成された内面溝付き管であって、
上記溝は、断面が逆台形状に形成されると共に該底部角部が円弧状に形成され 、該底部角部の円弧半径 Rmmと、上記溝に隣接して先細に形成された突条の頂角 θ ° との it (R/ Θ )が 0. 0006以上 0. 0014以下である
ことを特徴とする内面溝付き管。
[4] 請求項 3において、
上記突条は、頂部が円弧状に形成され、該頂部の円弧半径 rmmと、上記突条の 頂角 θ ° との it (r/ θ )力 SO. 0008以上 0. 0012以下である
ことを特徴とする内面溝付き管。
[5] 内面に複数の溝が形成された内面溝付き管であって、
上記溝は、断面が逆台形状に形成されると共に該底部角部が円弧状に形成され 、該底部角部の円弧半径 Rmmと、上記溝に隣接して先細に形成された突条の高さ h mmとの比（RZh)が 0. 13以上 0. 32以下である
ことを特徴とする内面溝付き管。
[6] 請求項 5において、
上記突条は、頂部が円弧状に形成され、該頂部の円弧半径 rmmと、上記突条の 高さ hmmとの比（rZh)が 0. 18以上 0. 26以下である ことを特徴とする内面溝付き管。
[7] 請求項 2において、
上記突条の頂部の円弧半径 rが 0. 04mmで、上記溝の底部角部の円弧半径尺が 0. 05mmで、上記溝の底部幅 δが 0. 23mmである
ことを特徴とする内面溝付き管。
[8] 外周面に複数の突条が形成され、転造加工によって素管の内面に複数の溝を形 成するために用いられる溝付きプラグであって、
上記突条は、断面が先細の台形状に形成されると共に該先端角部が円弧状に形 成され、該先端角部の円弧半径 Rmmと、上記突条の先端幅 δ mmとの比 (R/ δ )が 0. 10以上 0. 25以下である
ことを特徴とする溝付きプラグ。
[9] 請求項 8において、
上記突条間に形成された略 Vの字状の溝は、底部が円弧状に形成され、該底部 の円弧半径 rmmと、上記突条の先端幅 δ mmとの比 (rZ δ )が 0. 14以上 0. 20以下 である
ことを特徴とする溝付きプラグ。
[10] 外周面に複数の突条が形成され、転造加工によって素管の内面に複数の溝を形 成するために用いられる溝付きプラグであって、
上記突条は、断面が先細の台形状に形成されると共に該先端角部が円弧状に形 成され、該先端角部の円弧半径 Rmmと、上記突条間に形成された略 Vの字状の溝 の頂角 0 ° との比（RZ Θ )が 0. 0006以上 0. 0014以下である
ことを特徴とする溝付きプラグ。
[11] 請求項 10において、
上記突条間に形成された溝は、底部が円弧状に形成され、該底部の円弧半径 rm mと、上記溝の頂角 0 ° との比（rZ 0 )が 0. 0008以上 0. 0012以下である ことを特徴とする溝付きプラグ。
[12] 外周面に複数の突条が形成され、転造加工によって素管の内面に複数の溝を形 成するために用いられる溝付きプラグであって、 上記突条は、断面が先細の台形状に形成されると共に該先端角部が円弧状に形 成され、該先端角部の円弧半径 Rmmと、上記突条間に形成された略 Vの字状の溝 の深さ hmmとの比（RZh)が 0. 13以上 0. 32以下である
ことを特徴とする溝付きプラグ。
[13] 請求項 12において、
上記突条間に形成された溝は、底部が円弧状に形成され、該底部の円弧半径 rm mと、上記溝の深さ hmmとの比（rZh)が 0. 18以上 0. 26以下である
ことを特徴とする溝付きプラグ。
[14] 請求項 9において、
上記溝の底部の円弧半径 rが 0. 04mmで、上記突条の先端角部の円弧半径尺が
0. 05mmで、上記突条の先端の幅 δが 0. 23mmである
ことを特徴とする溝付きプラグ。
[15] 請求項 8、 10および 12の何れか 1項の溝付きプラグ (20)を素管（P)に挿入し、そ の挿入位置に対応する素管 (P)の外面を押圧する転造工程によって、上記素管 (P) の内面に上記溝付きプラグ (20)の突条形状に対応した溝形状を形成する ことを特徴とする内面溝付き管の製造方法。
[16] 請求項 15において、
上記転造工程を行う前に、素管 (P)を縮径加工する
ことを特徴とする内面溝付き管の製造方法。
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