WO2014104371A1 - 内面螺旋溝付管およびその製造方法と熱交換器 - Google Patents

内面螺旋溝付管およびその製造方法と熱交換器 Download PDF

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WO2014104371A1
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tube
spiral grooved
grooved tube
pipe
extruded element
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PCT/JP2013/085276
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祐典 中浦
武 坂上
勇樹 波照間
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三菱アルミニウム株式会社
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    • 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
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/16—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes
    • B21C1/22—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes specially adapted for making tubular articles
    • 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
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08—Making wire, bars, tubes
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an internally spiral grooved tube used for a heat transfer tube of a heat exchanger, a manufacturing method thereof, and a heat exchanger.
  • This application includes Japanese Patent Application Nos. 2012-285828 and 2012-285829 filed in Japan on December 27, 2012, and Japanese Patent Application No. 2013-270589 filed in Japan on December 26, 2013 and Claim priority based on Japanese Patent Application No. 2013-270590, the contents of which are incorporated herein.
  • heat transfer tubes for flowing refrigerant are used in fin tube heat exchangers of air conditioners and refrigerators.
  • the structure is such that a heat transfer tube hairpin bent into a U-shape is inserted into aluminum fins laminated after pressing, and the heat transfer tube is expanded and joined to the fin through a tube expansion process.
  • a chlorofluorocarbon refrigerant or an alternative refrigerant or the like is used, and heat exchange is performed using a phase change of the refrigerant.
  • Heat exchangers are required to be highly efficient for energy saving, and heat transfer tubes have fins with triangular or trapezoidal cross-sections formed between the grooves to improve heat transfer characteristics. ing.
  • a groove rolling method (Patent Document 1) is known in which a twisted groove is rolled on the inner surface of the tube.
  • Copper heat transfer tubes for heat exchangers that are widely used at present are generally manufactured by the groove rolling method described above.
  • a grooved plug is held in a pipe to be processed by a holding plug, and a rolling ball provided on the outer periphery of the pipe rotates and planetarily rotates at a high speed while pressing the pipe against the grooved plug.
  • This is a method for manufacturing a spiral grooved tube while transferring the shape of the plug to the inner surface of the tube.
  • the heat transfer tube manufactured from aluminum alloy needs to have a thicker bottom wall than copper heat transfer tube in order to obtain pressure resistance.
  • the groove rolling method in which the tube is pressed from the outer periphery of the tube to the grooved plug on the inner periphery of the tube, and the groove is transferred to the inner periphery by plastic flow of the tube bottom thick part, the predetermined height It is difficult to form a groove having a defect, and defects due to defective plastic flow such as a groove chip are likely to occur.
  • the groove shape of heat transfer tubes tends to be highly accurate to improve heat transfer properties, but when these groove shapes are manufactured by the groove rolling method, the predetermined shape cannot be obtained, and if forcibly processed, the tube is disconnected. Or cause seizure due to adhesion between the grooved plug and the tube. Further, in a heat transfer tube made of an aluminum alloy, aluminum flaws are generated during groove rolling, and it is difficult to remove them, resulting in clogging. For the above reasons, it is difficult to manufacture an aluminum heat transfer tube by the groove rolling method, and there is a limit to the groove shape that can be manufactured.
  • the present inventor considers that a method of directly twisting a raw tube having a straight groove in advance is suitable for manufacturing a heat transfer tube using aluminum and an aluminum alloy. Yes. Extrusion is suitable for the production of a raw pipe having a straight groove, and a high slim fin type groove shape with a narrow fin apex angle and a high fin height is also easy. However, if the crystal grain size of the raw tube is above a certain range, the crystal grain size of the manufactured inner spiral grooved tube becomes coarse, and when the tube is expanded, an orange peel with rough skin like an orange peel is applied to the outer peripheral surface. And unevenness occurs on the surface.
  • a heat expansion tube having a diameter larger than that of the heat transfer tube is inserted into the heat transfer tube to expand the diameter of the heat transfer tube and mechanically joined to the aluminum alloy radiating fin. Since the joint surface between the heat radiating fin and the heat transfer tube is reduced due to unevenness caused by rough skin on the outer periphery of the tube and the joining rate is lowered, the thermal characteristics deteriorate.
  • Another problem is due to rough skin on the inner circumference side of the pipe, and when viewed in a vertical cross section in the longitudinal direction of the heat transfer pipe, the fins that are originally formed in the bottom thick part in the center direction of the circle are It is a problem that the fin collapse is amplified when the tube is expanded by the tube expansion plug due to the unevenness of the surface. In that case, the force acting in the outer peripheral direction from the tube expansion plug is absorbed by the fin collapse and is difficult to be transmitted to the bottom wall thickness part, so that the predetermined tube expansion rate cannot be obtained, and the heat radiation fin and the heat transfer tube Sufficient bonding cannot be obtained, leading to deterioration of thermal characteristics. Further, when the degree is severe, fin collapse becomes large and the refrigerant flow path is blocked, and the thermal characteristics are greatly deteriorated.
  • the present invention relates to an inner spiral grooved tube obtained by directly twisting an aluminum or aluminum alloy extruded element tube having a straight groove on the inner surface, and relates to an orange peel when processing the inner spiral groove tube and expanding the tube.
  • An object of the present invention is to provide an internally spiral grooved tube that is free from occurrence and excellent in expandability and internal surface properties, a method of manufacturing the same, and a heat exchanger.
  • the inner surface spiral grooved tube of the present invention is manufactured by directly twisting an extruded element tube made of an aluminum alloy in which a plurality of straight grooves along the length direction are formed on the inner surface at intervals in the circumferential direction.
  • the inner spiral grooved tube has an average crystal grain size of 120 ⁇ m or less in the crystal grain structure.
  • the average crystal grain size of 120 ⁇ m or less is preferably the average crystal grain size achieved after annealing.
  • the fin tilt angle of the fin formed along the inner spiral groove is 1 ° or less.
  • the outer surface has no orange peel defined as a step having a surface roughness (Rmax) exceeding 15 ⁇ m.
  • Rmax surface roughness
  • the average grain size of the grain structure of the extruded element tube used for the production is 80 ⁇ m or less.
  • the manufacturing method of the inner surface spiral grooved tube according to the present invention includes an aluminum extrusion in which a plurality of straight grooves along the length direction are formed on the inner surface at intervals in the circumferential direction, and fins are formed between the straight grooves.
  • the coiled tube material is stretched into a straight tube, twisted to the tube material, the tube material is pulled out by a drawing die, and further annealed
  • the average crystal grain size is 120 ⁇ m or less.
  • an extruded element tube having an average crystal grain size of 80 ⁇ m or less can be used to produce the inner spiral groove tube.
  • it is preferable that the winding and the tensioning are alternately performed a plurality of times.
  • a plurality of straight grooves are formed on the inner surface in the longitudinal direction at intervals in the circumferential direction, and an aluminum extrusion in which fins are formed between the straight grooves.
  • the raw tube is twisted before entering the drawing die and drawn at the reduced diameter portion of the drawing die and drawn, and the drawing and twisting are performed simultaneously, and the average grain size after annealing is 120 ⁇ m or less.
  • the extruded element tube to be twisted is first unwound from a bobbin and then passed through a drawing die. .
  • the heat exchanger of the present invention is characterized in that the inner spiral grooved tube and the fin described in any one of the above are integrated.
  • the manufacturing apparatus of the present invention comprises a drum for winding and supporting an aluminum alloy extruded element tube in which a plurality of straight grooves along the length direction are formed on the inner surface at intervals in the circumferential direction, and the drum is rotated around the circumference.
  • a support body that freely supports, a rotating means that rotatably supports the support body in a circumferential direction of the extruded element pipe drawn from the drum, and a winding device that winds the extruded element pipe drawn from the drum;
  • a die provided between the drum and the winding device, and the extrusion element tube pulled out from the drum is directly passed through the die, and the extrusion element tube is rotated by the rotating means and twisted.
  • a brake device that restricts rotation of the drum and applies a back tension to the extrusion element pipe on the front side of the die is provided on the drum, and the winding apparatus winds the extrusion element pipe.
  • the inner surface spiral grooved tube of the present invention is manufactured by directly twisting an extruded aluminum tube in which a plurality of straight grooves along the length direction are formed on the inner surface at intervals in the circumferential direction.
  • a spiral grooved tube, and the metal structure is all fibrous along the length of the tube, or the surface layer has a recrystallized structure of less than 5% of the inner and outer circumferences, and the rest is all fibrous. It is characterized by being organized.
  • the metal structure of the extruded element tube is a fibrous structure or a surface layer along the length direction of the extruded element tube. Other than the above, a fibrous structure is preferable.
  • the fibrous structure is a crystal grain structure having an average crystal grain size of 80 ⁇ m or less by annealing.
  • all of the metal structure of the extruded element tube is a fibrous structure along the length direction of the extruded element tube, or 5% or less of the thickness of the outer and inner circumferences of only the surface layer is a recrystallized structure, and all other parts are fibers. It is characterized by being shaped like a tissue.
  • the fin tilt angle of the fin formed along the spiral groove on the inner surface is preferably 1 ° or less.
  • the manufacturing method of the inner surface spiral grooved tube of the present invention is an aluminum extrusion element in which a plurality of straight grooves along the length direction are formed on the inner surface at intervals in the circumferential direction, and fins are formed between the straight grooves.
  • the coil is wound into a coil on a winding roll to form a coiled tube material, the coiled tube material is stretched into a straight tube, the tube material is twisted, and the tube material is pulled out by a drawing die to completely remove the metal structure.
  • Only the fibrous structure or the surface layer has a recrystallized structure of 5% or less of the wall thickness on the outer and inner peripheries, and all the others are the inner surface spiral grooved tube of the fibrous structure.
  • the extruded element pipe has a metal structure that is a fibrous structure or a surface layer along the length direction of the extruded element pipe, and 5% or less of the wall thickness of each outer and inner periphery is regenerated. It is preferable to use an extruded element tube having a crystal structure and a fibrous structure in the other cases. In the method for manufacturing an inner surface spiral grooved tube of the present invention, it is preferable that the winding and the tensioning are alternately performed a plurality of times.
  • the manufacturing method of the inner surface spiral grooved pipe according to the present invention includes an aluminum extrusion element in which a plurality of straight grooves are formed in the inner surface at intervals in the circumferential direction, and fins are formed between the straight grooves.
  • the tube is twisted before entering the drawing die and drawn at the reduced diameter portion of the drawing die and drawn, and the drawing and twisting processes are performed at the same time. 5% or less of the thickness is a recrystallized structure, and all other parts are made of an internally spiral grooved tube having a fibrous structure.
  • the inner surface spiral groove tube having a fibrous structure formed by drawing is annealed to obtain a crystal grain structure having an average crystal grain size of 80 ⁇ m or less.
  • the heat exchanger according to the present invention is characterized in that the inner spiral grooved tube described in any one of the preceding paragraphs and a fin are integrated.
  • an internally spiral grooved tube by a method of directly twisting the extruded element tube with an extruded element tube having a straight groove on the inner surface, there is no skin roughness on the outer peripheral surface.
  • tube which concerns on this invention.
  • the schematic diagram which shows an example of the manufacturing apparatus of an internal spiral grooved pipe.
  • FIG. 7 shows a second embodiment of an apparatus for manufacturing an internally spiral grooved tube according to the present invention, and shows a plan view of the main part of the apparatus described in FIG. 7A.
  • tube The figure explaining the calculation method of the twist angle of a pipe
  • the graph which shows the relationship between a winding roll diameter and a twist angle.
  • the metal structure photograph of the partial cross section of the internal spiral grooved tube obtained in Example 1 is shown.
  • tube with an inner surface spiral groove obtained in Example 1 is shown, The expansion
  • the internal spiral grooved tube obtained in Example 1 is shown, and a photograph showing the groove shape of a partial cross section of the internal spiral grooved tube is shown.
  • the metal structure photograph of the partial cross section of the inner surface spiral grooved tube obtained by Example 3 is shown.
  • tube with an inner surface spiral groove obtained in Example 3 is shown, The expansion
  • the metal structure photograph of the partial cross section of the internal spiral grooved pipe obtained by the comparative example is shown.
  • tube of Example 1 shows the surface state of the internal spiral grooved pipe
  • production in the internal spiral grooved tube of a comparative example and shows the surface body of the internal spiral grooved tube of the comparative example which has generated orange peel.
  • tube of Example 3 and shows the surface state of the internal spiral grooved pipe
  • FIG. The procedure of the pipe expansion test using the inner surface spiral grooved tube holding jig and the inner surface spiral grooved tube holding jig used in the example is shown, and the first holding member and the second holding member are overlapped and fixed.
  • FIG. The perspective view which shows the procedure of the pipe expansion test using the inner surface spiral grooved tube holding jig used in the Example and the inner surface spiral grooved tube holding jig, and shows a state where the inner surface spiral grooved tube is inserted into the hole.
  • the perspective view which shows the procedure of the pipe expansion test using the inner surface spiral grooved tube holding jig used in the Example and the inner surface spiral grooved tube holding jig, and shows a state where the tube expansion plug is inserted into the inner surface spiral grooved tube.
  • 1 shows an embodiment of a heat exchanger according to the present invention, and shows a side view of the heat exchanger.
  • 1 shows an embodiment of a heat exchanger according to the present invention, and shows a perspective view of the heat exchanger.
  • An apparatus 100 for manufacturing an internally spiral grooved tube according to the first embodiment includes an extruded element tube 11 (see FIGS. 2A and 2B) in which a plurality of straight grooves 11a along the length direction are formed on the inner surface at intervals in the circumferential direction. ) To produce a constant twist and to produce an inner spiral grooved tube 11R (see FIG. 3) having a spiral groove 11d on the inner surface.
  • the inner spiral grooved tube 11R is made of, for example, the international aluminum alloy standard 3000 series and is not particularly limited in the present invention, and may be made of any aluminum alloy or pure aluminum.
  • “made of aluminum” is a concept including any aluminum alloy or pure aluminum.
  • the outer diameter is 10 mm or less, for example, 3 to 10 mm, a plurality of convex spiral fins 11c, for example, 30 to 60, and a plurality of concave spiral grooves 11d, for example, 30 to 60 Have one.
  • the height of the spiral fin 11c is 0.1 to 0.4 mm
  • the fin apex angle is 10 to 30 °
  • the bottom wall thickness is 0.3. ⁇ 0.6 mm, twist angle ⁇ 15 ⁇ 40 °, etc.
  • twist angle ⁇ is an extension line of a portion drawn in a straight line of a spiral groove or spiral fin displayed on the inner side of the inner spiral grooved tube 11R as shown in FIG. The angle between S and the outer surface of the tube is shown.
  • the extruded element tube 11 is subjected to a drawing process in addition to a twisting process to be processed into an inner spiral grooved tube 11R. Therefore, the extruded tube 11 has a larger outer diameter by about 5 to 50% than the inner spiral grooved tube 11R. It is preferable to use a body.
  • the extruded element tube 11 has substantially the same cross-sectional shape as the inner spiral grooved tube 11R and has a crystal grain structure composed of crystal grains having an average crystal grain size of 80 ⁇ m or less. Alternatively, the extruded element tube 11 is drawn into a spiral grooved tube 11R in addition to the twisting process as will be described later, so that the outer spiral grooved tube 11R has an outer diameter of about 5 to 50%. It is preferable to use a large tube.
  • the extruded element tube 11 has substantially the same cross-sectional shape as the inner spiral grooved tube 11R, and the metal structure is a fibrous structure along the length direction of the tube or only the surface layer is 5% or less of the wall thickness on the outer and inner circumferences, respectively. Is a recrystallized structure, and all other structures are fibrous structures.
  • a manufacturing apparatus 100 for processing the extruded element tube 11 into the inner spiral grooved tube 11R has a configuration shown in FIGS. 1 and 4.
  • the manufacturing apparatus 100 includes a winding means 20 for winding an extruded element tube 11 having an inner surface fin 11b formed by straight grooves 11a on an inner surface in a coil shape on a winding roll 21, and a coiled tube material 11C formed in a coil shape. Is stretched along the coil axis 26 to form a straight tube, a pulling means 40 for correcting the cross-sectional shape of the tube after pulling, and a heat treatment for heating the internally spiral grooved tube 11E after correction.
  • Means 49. 1 mainly shows the configuration of one winding means 20 and pulling means 30 of the manufacturing apparatus 100.
  • the manufacturing apparatus 100 has a plurality of winding means 20 and multiple pulling means 30 as shown in FIG.
  • the drawing means 40 and the heat treatment means 49 are arranged in series (three in series in the example of FIG. 4).
  • the winding means 20 sandwiches the extruded tube 11 between the winding roll 21 and the winding roll 21 that winds the extruded tube 11 in a coil shape, and the extruded tubular material 11 extends along the surface of the winding roll 21.
  • a groove with a constant pitch that sandwiches the extruded tube material 11 that is fed out and the take-up roll 21 and guides the take-up is provided on the outer periphery of the take-up roll 21.
  • a pair of guide plates 23 formed so as to constitute part of a spiral along the surface.
  • a pressing roll 24 that is rotatably supported so as to sandwich the extruded tube material 11 with the take-up roll 21.
  • a motor 25 as a drive source is connected to the central axis of the feed roll 22.
  • the pair of guide plates 23 are formed in a circular arc shape facing the outer peripheral surface of the take-up roll 21, and grooves 23 a along the outer peripheral surface of the take-up roll 21 are formed at regular intervals on the inner surface thereof. It is preferable that at least two 23 are arranged on both sides of the take-up roll 21.
  • the extruded tube material 11 By passing the extruded tube material 11 between the surface of the take-up roll 21 and the groove 23 a of the guide plate 23, the extruded tube material 11 is wound in a coil shape along the outer periphery of the take-up roll 21, and is wound up.
  • the coiled tubular material 11 ⁇ / b> C can be sent out from the end of the take-up roll 21 in the spiral extension direction.
  • a sheathed heater is arranged on the surface layer of the winding roll 21 and the pressing roll 24 perpendicularly to the circumferential direction of the rolls. While the roll surface temperature is kept high, the extruded element tube 11 can be heated to a high temperature while the extruded element tube 11 is wound on the surface of the take-up roll 21 and fed out.
  • the surface temperature of these rolls 21 and 24 is preferably RT (room temperature) to 300 ° C.
  • the pulling means 30 chucks the coiled tubular material 11C for a plurality of turns sent from the winding roll 21 along the extension of the axis of the winding roll 21 (coil axis 26 of the coiled tubular material 11C).
  • a stretcher 31 that extends along the extension of the coil axis 26 is provided.
  • two pairs of pinch rolls 32 arranged at intervals along the extension line of the coil axis 26 are provided on the rear side of the stretcher 31.
  • the coiled tube material 11C stretched to some extent by the stretcher 31 can be sandwiched between these pinch rolls 32 and formed into a straight tube while applying a constant tension.
  • the pulling means 30 is provided with a high-frequency heating furnace capable of high-speed heating or a heating furnace 33 using radiant heat, and can be stretched while heating the coiled tube material 11C.
  • the phrase “along the extension line of the axis 26 of the coiled tube material 11 ⁇ / b> C does not only mean that the extension line of the coil axis line 26 coincides, but a slight deviation is allowed.
  • the stretching of the coiled tube material 11C is preferably performed so as to coincide with the extension line of the coil axis 26.
  • the drawing means 40 is configured to correct the cross-sectional shape of the pipe material by drawing the pipe material through a drawing die having a hollow hole.
  • the heat treatment means 49 performs the intermediate annealing of the pipe material after correcting the roundness.
  • the sheathed heater which heats the surface of the winding roll 21 and the press roll 24, and the heating furnace 33 which heats the pipe material in the middle of extending correspond.
  • the manufacturing apparatus 100 of the first embodiment as shown in detail in FIG. 4, three sets of winding means 20 and pulling means 30 are provided in series, and drawing means 40 and heat treatment means 49 are provided on the subsequent stage side. Yes.
  • the first set of winding rolls 21 will be referred to as a winding roll 21a
  • the second set of winding rolls 21 will be referred to as a winding roll 21b
  • the winding roll 21 in the set may be referred to as a winding roll 21c.
  • the extruded element tube 11 in which the straight groove is formed on the inner surface by the extrusion molding method is manufactured.
  • the extruded element tube 11 used in the present embodiment uses a metal structure whose texture is a crystal grain having a crystal grain size of 80 ⁇ m or less.
  • the extruded element tube 11 having the crystal grain texture can be realized by controlling the extrusion speed and controlling the temperature in the billet of the extrusion apparatus.
  • the extrusion speed is controlled by controlling the temperature at which the aluminum material is charged into the extrusion apparatus at 540 to 560 ° C.
  • the metal structure of the aluminum alloy constituting the extruded tube 11 can be controlled to a crystal grain texture having an average crystal grain size of 80 ⁇ m or less.
  • the extruded element tube 11 in which the straight groove is formed on the inner surface by the extrusion molding method is manufactured.
  • the extruded element tube 11 used in the present embodiment has a fibrous structure along the length direction of the pipe material or a recrystallized structure in which only 5% or less of the outer and inner circumferences of the surface layer are recrystallized structures. It is characterized by that.
  • the extrusion tube 11 can be realized by controlling the extrusion speed and controlling the temperature in the billet of the extrusion apparatus.
  • the extrusion speed is controlled by controlling the temperature at which the aluminum material is charged into the extrusion apparatus to 540 to 560 ° C. under the production conditions in which the extrusion speed is controlled to about 40 m / min. It means heating at about 595 ° C. for several hours to 10 hours.
  • the metal structure of the aluminum alloy constituting the extruded tube 11 is all fibrous structure along the length direction of the pipe material or the surface layer is less than 5% of the thickness of the outer and inner peripheries. It is a crystal structure, and all others can be controlled to a fibrous structure.
  • Extrusion in which straight grooves are formed on the inner surface by a feed roll 22 that rotates at a constant speed using the extruded element tube 11 having the above average crystal grain size or the extruded element tube 11 having the above-described metal structure.
  • the raw tube 11 is fed out, and the extruded raw tube 11 is wound on the surface of the winding roll 21a so as to form a coil with the same diameter.
  • the extrusion tube 11 is guided between the surface of the take-up roll 21a and the guide plate 23 and the pressing roll 24, and from one end side of the take-up roll 21a along the surface of the take-up roll 21a. It winds up along the axis (coil axis 26) of the winding roll 21a toward the other end side.
  • the tube material released from the other end side (upper side in FIG. 1) of the winding roll 21a is a coiled tube material 11C.
  • a part of a plurality of turns of the coiled tube material 11C released from the other end side of the winding roll 21a is chucked by the stretcher 31, and along the extension line of the coil axis 26 of the coiled tube material 11C.
  • the pipe material corrected to a state close to a straight tube passes between the two pairs of pinch rolls 32, and is formed into a straight tube while a tension of 0.3 kN or more is applied or applied between these pinch rolls 32.
  • the stretcher 31 applies preliminary correction to the coiled tube material 11C, then moves to the original position as shown by a two-dot chain line in FIG. 1, and chucks the end portions of the coiled tube material 11C that are sequentially sent out, Repeat preliminary correction.
  • the tube material 11L that has been straightened by the pinch roll 32 is wound around the winding roll 21b in a coil shape.
  • the tubular material 11L wound up in this way is formed with a spiral groove having a twist angle ⁇ determined by the diameter of the winding roll 21a and the winding pitch of the tubular material wound up by the winding roll 21a.
  • the twist angle ⁇ increases as the diameter of the winding roll (winding diameter) decreases, and increases as the winding pitch decreases. Since the twist angle depends on the diameter of the take-up roll, it is possible to generate a large twist angle at once by winding it on a take-up roll with a small diameter. It is difficult to wind up.
  • the tube material is hardly twisted due to work hardening by repeating the winding process and the pulling process in order to increase the twist angle ⁇ . Therefore, like the heating furnace 33 and the take-up roll 21 of the present embodiment, a means for in-line heating is provided, and the heated tube material is twisted or heat-treated in the middle of each step. It is preferable to remove the strain. In the heat treatment performed in the middle of the process, for example, the pipe material is subjected to intermediate annealing at 200 to 350 ° C. for 0.5 to 4 hours.
  • the drawing process and the heat treatment process are performed each time the winding process and the pulling process are repeated a certain number of times. Preferably it is done.
  • a process consisting of a combination of a winding process and a pulling process is repeated three times, and then a drawing process (S104) and a heat treatment process (S105) are sandwiched for a total of eight times.
  • the winding step and the pulling step are performed (S101 to S112). And whenever a winding process and a tension
  • the drawing process is performed by drawing the pipe material through the hollow hole of the drawing die by the drawing means 40.
  • One drawing process is performed with respect to the diameter of the original pipe material within 120% of the flatness of the pipe material. It is performed so that reduction of 5% or more can be achieved.
  • the pipe material after roundness correction is heated by a heat treatment process, and distortion is removed.
  • the heat treatment step for example, the same heat treatment as described above is performed, and the straightened tube material is subjected to intermediate annealing at 200 to 350 ° C. for 0.5 to 4 hours.
  • the flattening ratio of the tube material is increased by repeating the winding process and the pulling process, the roundness can be recovered by the drawing process, and buckling can be prevented.
  • flatness means the ratio of the maximum diameter X with respect to the minimum diameter Y of the pipe material 11 shown in FIG.
  • the manufactured inner spiral grooved tube is manufactured using an extruded element tube having an average crystal grain size of 80 ⁇ m or less, so that no orange peel is generated after the manufacturing, and after annealing for forming an O material. Because the average grain size of the inner spiral grooved tube is 120 ⁇ m or less, it does not generate orange peel even when expanded, and it has excellent tube expandability that does not easily cause fin collapse, etc. Can provide a tube. Or, according to the above description, the manufactured inner surface spiral grooved tube is a fibrous structure along the length direction of the tube, or the outer surface of the outer layer only has a recrystallized structure of 5% or less of the thickness of the inner and outer circumferences.
  • the average grain size of the internally spiral grooved tube after annealing for making O material is 80 ⁇ m or less Therefore, even if the pipe is expanded, an orange peel is not generated, and it is possible to provide an internally spiral grooved pipe that has excellent pipe expandability that hardly causes fin collapse and that has a high joining ratio with the radiation fin.
  • the inner surface spiral grooved tube 11R obtained after the processing is work-hardened, and as it is, the hardness is high, and the tube expansion by the tube expansion plug is hindered. Therefore, it is softened by performing annealing for O material, Easy to expand.
  • This O materialization by annealing means a process of heating the inner spiral grooved tube 11R in the temperature range of 300 to 420 ° C. for 0.5 hours or more and within 4 hours and then gradually cooling. If the heating temperature at the time of forming the O material is less than 300 ° C., the tube after processing cannot be completely distorted, and if the heat treatment is longer than 4 hours, crystal grains may grow too much, leading to the generation of orange peel. is there.
  • FIGS. 2A and 2B show an apparatus 50 for manufacturing an internally spiral grooved tube according to a second embodiment.
  • the manufacturing apparatus 50 includes an extruded element tube 11 (see FIGS. 2A and 2B) in which a plurality of straight grooves 11a along the length direction are formed on the inner surface at intervals in the circumferential direction. ) To produce a constant twist and to produce an inner spiral grooved tube 11R (see FIG. 3) having a spiral groove 11d on the inner surface.
  • the inner spiral grooved tube 11R manufacturing apparatus 50 includes an unwinding drum (feeding device) 51 that unwinds an extruded element tube 11 having a straight groove on the inner surface, and an extruded element tube 11 from the unwinding drum 51.
  • Rotating means 52 for rotating and twisting the extruded tube 11 is provided.
  • a drawing die 53 for pulling out the extruded element tube 11 to which twisting is applied, and a winding drum (winding device) 55 for winding up the inner spiral grooved tube 11R pulled out from the drawing die 53 are provided. ing.
  • the extrusion element tube 11 can be attached to the unwinding drum 51 by previously winding the extrusion element tube 11 around the bobbin 56 and attaching the extrusion element tube 11 together with the bobbin 56 to the unwinding drum 51.
  • a brake device 54 such as a drum brake or a disc brake is built inside the unwind drum 51 so that a constant braking force can be applied to the rotation of the unwind drum 51.
  • a predetermined rear tension back tension
  • the unwinding drum 51 is supported so as to be rotatable about an axis by supporting a rotating shaft 51a at the center thereof on a rectangular support frame (supporting body) 57.
  • Support shafts 58 and 59 are formed on both end sides of the support frame 57 so as to be coaxial with each other, and leg portions 60 and 60 for supporting both end sides of the support frame 57 installed horizontally.
  • the support frame 57 is rotatably supported around the support shafts 58 and 59.
  • the leg portions 60, 60 are erected on a base (base) 61 on which the manufacturing apparatus 50 is installed so as to be separated from each other, and bearing portions are formed on the upper end portions thereof, and the support frame is formed by these bearing portions.
  • 57 support shafts 58 and 59 are supported horizontally.
  • the support shaft 59 on one side (right side in FIG. 7B) of the support frame 57 has a hollow structure, and a drawing die 53 is built in the support shaft 59.
  • a passage hole 57 a through which the extruded tube 11 passes is formed at the end of the support frame 57 on the side where the support shaft 59 is provided so as to communicate with the die hole of the die 53, and is unwound from the unwind drum 51.
  • the extruded element tube 11 is configured to be led out to the drawing die 53 side through the passage hole 57 a and to be taken up to the winding drum 55 side through the drawing die 53.
  • the unwinding drum 51 can rotate in the circumferential direction of the extruded extrusion tube 11, and the extrusion tube 11 about to pass through the die 53 can be twisted around the circumference.
  • the take-up drum 55 is provided with a rotary drive device with a take-up force adjusting function such as a servo motor, and is installed horizontally on the base 61 so as to be rotatable about its central axis.
  • the rotational force of the rotating shaft 55 a of the winding drum 55 is controlled by a servo motor 48 built in the driving device 47.
  • the servo motor 48 of the winding drum 55 is configured so that the winding force of the winding drum 55 can be adjusted by adjusting the rotational driving force. Accordingly, an arbitrary forward tension can be applied to the extruded element tube 11 that attempts to pass through the drawing die 53 by adjusting the force with which the inner spiral grooved tube 11R that has passed through the drawing die 53 is drawn.
  • An extension shaft portion 62 is formed at the end of the support frame 57 on the side where the support shaft 58 is provided.
  • the extension shaft portion 62 extends to the outside of the leg portion 60, and the extension shaft portion 62 is a base below the extension shaft portion 62.
  • the drive device 63 installed at 61 is rotationally driven via a conduction device 64.
  • the driving device 63, the transmission device 64, the legs 60 and 60, and the support frame 57 constitute the rotating means 52 of the unwinding drum 51.
  • the extruding element tube 11 with the inner surface straight groove wound around the bobbin 56 is attached to the unwinding drum 51 together with the bobbin 56, and the extruding element tube 11 and the bobbin 56 are rotated together with the unwinding drum 51, Torsion. Since the rotation of the unwinding drum 51 can be controlled by the rotation state of the support frame 57 via the conduction device 64 by the driving device 63, the necessary twisting force can be applied to the extruded element tube 11.
  • the extruded element tube 11 passes through the drawing die 53, is reduced in diameter simultaneously with the application of the twist, is formed into the inner spiral grooved tube 11 ⁇ / b> R, and is wound around the winding drum 55.
  • the extrusion tube 11 is twisted while the front side thereof is twisted with the drawing die 53 as a fulcrum and the diameter is reduced in the drawing die 53.
  • the unwinding drum 51 side measures the number of windings of the extruded element tube of the installed bobbin 56 and its winding diameter, and applies it to the extruded element tube 11 where a predetermined rear tension is always unwound by brake control by the brake device 54.
  • a constant forward tension is applied to the inner spiral grooved tube 11R by servo motor control. If the front tension and the rear tension are inappropriate, sagging occurs in the extruded element tube 11 during processing, buckling occurs during twisting, and conversely, if the front tension is too strong, the extruded element tube 11 breaks.
  • the manufacturing apparatus 50 of the second embodiment by adjusting the front tension and the rear tension to balance the twisting force and the diameter reducing force that are applied to the extruded element tube 11, it is easy to buckle and break. Even the extruded element tube 11 can be helically processed and reduced in diameter without hindrance, so that the inner spiral grooved tube 11R can be manufactured from the extruded element tube 11. In other words, twisting and diameter reduction processing can be performed while suppressing breakage and buckling of the extruded element tube 11 by releasing and balancing the stress during twisting with the stress during diameter reduction processing. Further, by adjusting the front tension and the rear tension according to the drawing speed of the extruded element tube 11, smooth twisting and drawing processes can be performed while preventing the extruded element tube 11 from being broken or buckled.
  • the effects as described above can be achieved so that the diameter can be reduced by directly supplying to the drawing die 53 while twisting the extruded element tube 11 drawn from the unwinding drum 51 rotated together with the support frame 57. It is characterized in that it is configured.
  • a guide member such as a roller or a fulcrum member
  • the diameter of the extruded member 11 supported by the guide member or the fulcrum member is reduced by a twisting force. Since no force acts, the extruded tube breaks or buckles at these support portions.
  • the pass line of the original pipe is regulated between the feeding drum and the die, and the original pipe is horizontally placed in the die hole of the die. Since a fulcrum for guiding is inevitably present, the manufacturing apparatus described in this patent tends to cause breakage or buckling of the original pipe at the fulcrum portion.
  • the position where the twisting force is applied to the extruded element tube 11 and the position where the reduced diameter force is applied to the extruded element tube 11 are set in the same region inside the drawing die 53, and the front tension and Since the back tension is balanced, the manufacturing apparatus 50 that does not buckle and break the extruded element tube 11 can be obtained. For this reason, even if it is the extrusion element
  • Example 1 An internally spiral grooved tube was manufactured using a 3003 aluminum alloy extruded element tube having an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 8.86 mm, and a straight groove formed on the inner surface.
  • the extrusion element tube varied the average grain size, and an extrusion element tube having a grain structure with an average grain size exceeding 80 ⁇ m was used as the extrusion element tube of the comparative example.
  • the extruded tube used had 36 straight grooves on the inner surface, the height of the fin formed by these straight grooves was 0.26 mm, and the fin apex angle was 10 °.
  • a coil formed in the shape of a coil after the diameter of the winding roll was varied in the range of 20 to 760 mm using these extruded element tubes, and each winding roll was wound at a winding pitch of 15 mm. It was stretched along the coil axis of the tube-shaped pipe (tensile process). Further, in the pulling process, the lower end of the coiled tube material fed from the take-up roll by three turns is straightened by a stretcher in a heating furnace heated to 250 ° C., and then stretched to a straight tube to some extent. After that, the tube material lowered to room temperature was straightened into a straight tube while applying a tension of 1 to 2 kN between two pairs of pinch rolls.
  • a twist angle of about 3 ° can be generated at one time.
  • the twist angle increases, and it is possible to manufacture an internally spiral grooved tube having a twist angle corresponding to the winding diameter.
  • the period of the spiral groove formed on the inner surface by cutting in the longitudinal direction of the tube was confirmed, the period of the inner surface spiral groove and the twisting period B of the marking line are It was consistent.
  • the inner spiral grooved tube was manufactured by repeating the winding process and the pulling process seven times using the tube material and a 160 mm winding roll.
  • the coiled tube material is stretched, the winding process and the pulling process are repeated three times, and then a drawing die having a ⁇ 8 mm hollow hole.
  • the pipe material which was pulled out and collapsed to a flat rate of 118% was restored again to a perfect circle with a flat rate of 103% (drawing step).
  • intermediate annealing was performed at 350 ° C. for 4 hours (heat treatment process), and winding was performed again with a winding roll of ⁇ 160 mm at a winding pitch of 12 mm.
  • the lower end of the coiled tube material for three turns sent out from the take-up roll is corrected with a stretcher and stretched to a certain extent to a straight tube, and then between two pairs of pinch rolls.
  • the straight tube was corrected while applying a tension of 1 to 2 kN.
  • the roundness of the flat tube material is restored by performing the drawing process, and the straightened pipe material is strained by heating the straightened pipe material. Can be removed.
  • the winding step and the pulling step can be repeated further.
  • the outer diameter is 7.2 mm
  • the inner diameter is 6 mm
  • the fin apex angle is 10 °
  • the fin height is 0.26 mm
  • the bottom wall thickness is 0.
  • An internally spiral grooved tube having 6 mm, a spiral groove width of 0.26 mm, and a twist angle of 20 ° could be manufactured.
  • the inner surface spiral grooved tube obtained by the above process was heat-treated at 350 ° C. for 4 hours for tube expansion.
  • FIG. 11A shows an enlargement of the metal structure of the cross section of the internally spiral grooved tube obtained by using an extruded element tube having an average grain size of 80 ⁇ m, and shows a state where a part of the internally spiral grooved tube is cut open. Is shown in FIG. 11B, and the groove shape of the cross-section of the inner spiral grooved tube is shown in FIG. 11C.
  • FIG. 12A shows an enlargement of the metal structure of the cross section of the inner surface spiral groove tube obtained by using an extruded element tube having a crystal grain structure with an average crystal grain size of 140 ⁇ m. A part of the inner surface spiral groove tube is shown in FIG. FIG. 12B shows the cut-open state, and FIG. 12C shows the groove shape of the cross-section of the inner spiral grooved tube.
  • the inner spiral grooved tube of the embodiment has the shape of fins formed between the obtained spiral grooves and the grooves, and was able to form fins and spiral grooves of the desired shape. .
  • rough skin such as orange peel could not be observed on the surface of the inner spiral grooved tube.
  • the inner spiral grooved tube exceeding 80 ⁇ m has irregular fin shapes, and the fin shape is broken, for example, a part of the fin is bent.
  • the crystal grains are large, and the crystal grains form a part of the grooves and the fins. Therefore, the crystal grains are partly dropped and the fins are partially missing. We were able to confirm several. Moreover, rough skin expressed as orange peel on the surface was confirmed.
  • FIG. 13A and FIG. 13B are diagrams showing a comparison of the surface states of the inner surface spiral grooved tube of the example and the inner surface spiral grooved tube of the comparative example, and the inner surface obtained in the example as shown in FIG. 13A
  • the spiral grooved tube shows no smooth surface condition with no orange peel.
  • orange peel occurred in the inner surface spiral grooved tube of the comparative example, and rough skin was seen on the surface.
  • Table 1 shows the relationship between the size of the crystal grain size of the 3003 aluminum alloy used in the test, the homoprocessing conditions, and the extrusion conditions for the presence or absence of orange peel.
  • the presence or absence of orange peel occurred when the outer surface of the obtained spiral grooved tube with a length of 30 cm was observed with a microscope and no orange peel could be observed. I decided.
  • an inner spiral grooved tube was prepared by the same manufacturing method as described above using the extruded element tube shown in Table 2 below, and the average crystal grain size ( ⁇ m) of each sample in the extruded element tube state, The average crystal grain size ( ⁇ m) of the inner spiral grooved tube, the presence or absence of orange peel generation, the average groove tilt angle (°) and the tube expansion rate (%) of the inner peripheral surface after processing were measured and evaluated.
  • the tube expansion rate indicates the tube expansion rate before and after the tube expansion test (the denominator is before tube expansion).
  • the cross section of the sample cut perpendicularly to the longitudinal direction of the inner spiral grooved tube was observed with a CCD camera, and the tilt angle of the fin was measured. As shown in FIG.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the fin draws a straight line L1 across the fin base and draws a perpendicular line from the central part b of the straight line L1 to the center of the circle (in the direction of the inner spiral grooved tube).
  • the angle abc was measured from the central part a of the apex.
  • eight points were appropriately measured from each of the three fields of view of the inner spiral grooved tube cut out arbitrarily, and the average value of a total of 24 points was obtained.
  • the three fins 11c described on the left side are not deformed, and the one fin 11c described on the right side is illustrated as a deformed fin.
  • the tilt angle ⁇ 2 can be measured from the angle abc, but the fin 11c on the left side is not deformed, so that the droop formed from the central part b of the straight line L1 toward the center of the circle. Since the apex center part a is located on the line, the fin collapse angle ⁇ 2 in this case is 0 °.
  • FIG. 14 is drawn in order to illustrate the fin apex angle, and fin collapse usually occurs in the plurality of fins 11c. Further, the fin apex angle ⁇ 1 is shown in FIG. 14 for reference.
  • the tube expansion test uses a 100kN tensile tester, and a tube expansion plug is attached to the upper chuck, and a dedicated base is installed on the lower base to support the inner spiral grooved tube parallel to the plug insertion direction. I did it.
  • a holding jig 70 for the inner surface spiral groove tube for the expansion test which is configured so that the inner surface spiral groove tube 11R can be easily taken out after performing the tube expansion test, and the inner surface spiral groove tube holding jig.
  • the procedure of the tube expansion test using 70 is shown in FIGS. 15A to 15D.
  • the holding jig 70 for the inner surface spiral grooved tube is roughly constituted by a support base 74, a first holding member 71, and a second holding member 72. As shown in FIG.
  • the support base 74 is fixed to the installation surface on which the holding jig 70 for the inner surface spiral grooved tube is installed, and the block-shaped first holding member 71 is fixed to the support base 74.
  • the second holding member 72 is formed in a block shape like the first holding member 71, and is configured to be detachably superposed on the first holding member 71. As shown in FIG.
  • grooves 71A and 72A having a semicircular cross section are formed so as to extend in the vertical direction.
  • these grooves 71 ⁇ / b> A and 72 ⁇ / b> A constitute one hole 73.
  • a slide groove 74a that matches the width of the first holding member 71 and the second holding member 72 is formed on the support base 74, and the first holding member 71 and the second holding member 72 are placed on the slide groove. By doing so, it is possible to align these in the width direction.
  • the positioning of the grooves 71A and 72A provided in the first holding member 71 and the second holding member 72 can be easily performed by the slide groove 74a.
  • the first holding member 71 is provided with a screw hole 71a.
  • the first holding member 71 and the second holding member 72 are obtained by screwing the fixing bolt 32a into the screw hole 31a from the second holding member side after the second holding member 72 is overlapped. Can be fixed.
  • FIGS. 15A and 15B the first holding member 71 and the second holding member 72 are overlapped and fixed. Thereby, a hole 73 is formed at the boundary between the first holding member 71 and the second holding member 72.
  • FIG. 15C the inner spiral grooved tube 11 ⁇ / b> R is inserted into the hole 73.
  • the inner diameter of the hole 73 is sufficiently larger than the outer diameter of the inner spiral grooved tube 11R, and can be easily inserted from above.
  • FIG. 15D the inner surface spiral grooved tube 11R is expanded by inserting a tube expansion plug 76. Finally, by removing the fixing bolt 72a and opening the first holding member 71 and the second holding member 72, the expanded inner surface spiral grooved tube 11R is taken out and observed.
  • the axial rotation in the same direction is added to the spiral direction of the inner surface fin 11b of the inner surface spiral grooved tube 11R.
  • the shaft rotation speed of the tube expansion plug 76 was set to 7.5 rpm, 12 rpm, and 30 rpm, and the test was performed for each shaft rotation direction. As a matter of course, the shaft rotation speed is 0 rpm when no rotation is added. Further, RF-520 manufactured by NSL Bricantz Co., Ltd.
  • Example 2 A manufacturing apparatus 50 having a structure shown in FIGS. 7A and 7B is used, using an extruded element tube of 3003 aluminum alloy having an outer diameter of 8.5 mm, an inner diameter of 7.5 mm, and 36 straight grooves formed on the inner surface at regular intervals in the circumferential direction.
  • the inner spiral grooved tube was manufactured.
  • the inner groove shape of the extruded element tube has a groove height of 0.22 mm and a fin apex angle of 10 °, and the average grain size of the extruded element tube is 30 to 140 ⁇ m.
  • extruding pipes are wound around an unwinding drum, unwound at a line speed of 5 m / min, and the support body is rotated at a rotational speed of 77 rpm together with the unwinding drum to give a twist angle of 15 ° to the unfilled pipe.
  • the drawing die was 18 mm with a hole diameter of 7.0 mm.
  • the inner spiral grooved tube having an outer diameter of ⁇ 7.0 mm that was twisted and pulled out was wound around a winding drum.
  • the front and rear tensions were 20 kgf.
  • a heat treatment of 410 ° C. ⁇ 4 h was performed on each of the produced inner spiral grooved tubes for the purpose of annealing for forming an O material (processing for forming an O material).
  • the JIS '94 standard was selected, the least square straight line correction was added, the sample inclination was canceled, the measurement length was 4 mm, the measurement speed was 0.3 mm / s, and the measurement range was ⁇ 400.0 ⁇ m.
  • FIG. 16A The metal structure photograph of the cross section of the inner surface spiral grooved tube of sample No. 9 shown in Table 3 is shown in FIG. 16A, and is the appearance of the inner surface spiral grooved tube of the sample No. 9 with no orange peel. Shown in FIG. 17A.
  • FIG. 18 shows an external appearance of an internally spiral grooved tube having an orange peel obtained in the comparative example of sample No. 11.
  • the shape of fins formed between the obtained spiral grooves was uniform, and the desired shape of fins and spiral grooves could be formed.
  • rough skin such as orange peel could not be observed on the surface of the inner spiral grooved tube.
  • the inner surface spiral grooved tube exceeding 80 ⁇ m in the comparative example shown in FIG. 18 was able to confirm rough skin expressed as orange peel on the surface.
  • FIGS. 19A and 19B are schematic views showing an example of a heat exchanger 80 provided with an inner spiral grooved tube according to the present invention, and an inner spiral grooved tube 81 is provided meandering as a tube through which a refrigerant passes.
  • a plurality of aluminum alloy fin members 82 are arranged in parallel around the inner surface spiral grooved tube 81.
  • the inner surface spiral grooved tube 81 is provided so as to pass through a plurality of through holes provided so as to penetrate the fin material 82 disposed in parallel.
  • the inner spiral grooved tube 81 includes a plurality of U-shaped main tubes 81A that linearly penetrate the fin material 82 and adjacent end openings of the adjacent main tubes 81A.
  • FIGS. 19A and 19B They are connected by a U-shaped elbow pipe 81B as shown in FIGS. 19A and 19B. Also, a refrigerant inlet 86 is formed on one end side of the inner spiral grooved tube 81 penetrating the fin material 82, and a refrigerant outlet 87 is formed on the other end of the inner spiral grooved tube 81. As a result, the heat exchanger 80 shown in FIGS. 19A and 19B is configured.
  • the heat exchanger 80 shown in FIGS. 19A and 19B is provided with an inner spiral grooved tube 81 so as to pass through the through holes formed in the fin members 82, and after being inserted into the through holes of the fin members 82,
  • the inner spiral grooved tube 81 is assembled by mechanically integrating the inner spiral grooved tube 81 and the fin material 82 by expanding the outer diameter of the inner spiral grooved tube 81.
  • Example 3 An internally spiral grooved tube was manufactured using a 3003 aluminum alloy extruded element tube having an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 8.86 mm, and a straight groove formed on the inner surface.
  • the extruded element tube varied the microstructure and the average grain size.
  • the extruded tube used had 36 straight grooves on the inner surface, the height of the fin formed by these straight grooves was 0.26 mm, and the fin apex angle was 10 °.
  • a coil formed in the shape of a coil after the diameter of the winding roll was varied in the range of 20 to 760 mm using these extruded element tubes, and each winding roll was wound at a winding pitch of 15 mm.
  • the torsion angle ⁇ was calculated from the length A of the diameter of the tube material and the torsion period B as shown in FIG. In FIG. 10, the relationship between the winding roll diameter (winding diameter) obtained by implementing as mentioned above and a twist angle is shown.
  • a twist angle of about 3 ° can be generated at one time.
  • the twist angle increases, and it is possible to manufacture an internally spiral grooved tube having a twist angle corresponding to the winding diameter.
  • the period of the spiral groove formed on the inner surface by cutting in the longitudinal direction of the tube was confirmed, the period of the inner surface spiral groove and the twisting period B of the marking line are It was consistent.
  • the inner spiral grooved tube was manufactured by repeating the winding process and the pulling process seven times using the tube material and a 160 mm winding roll.
  • the coiled tube material is stretched, the winding process and the pulling process are repeated three times, and then a drawing die having a ⁇ 8 mm hollow hole.
  • the pipe material which was pulled out and collapsed to a flat rate of 118% was restored again to a perfect circle with a flat rate of 103% (drawing step).
  • intermediate annealing was performed at 350 ° C. for 4 hours (heat treatment process), and winding was performed again with a winding roll of ⁇ 160 mm at a winding pitch of 12 mm.
  • the lower end of the coiled tube material for three turns sent out from the take-up roll is corrected with a stretcher and stretched to a certain extent to a straight tube, and then between two pairs of pinch rolls.
  • the straight tube was corrected while applying a tension of 1 to 2 kN.
  • the roundness of the flat tube material is restored by performing the drawing process, and the straightened pipe material is strained by heating the straightened pipe material. Can be removed.
  • the winding step and the pulling step can be repeated further.
  • the outer diameter is 7.2 mm
  • the inner diameter is 6 mm
  • the fin apex angle is 10 °
  • the fin height is 0.26 mm
  • the bottom wall thickness is 0.
  • An internally spiral grooved tube having 6 mm, a spiral groove width of 0.26 mm, and a twist angle of 20 ° could be manufactured.
  • FIG. 11D shows an enlargement of the metal structure in the cross section of the inner surface spiral groove tube obtained by using the extruded element tube in which the metal structure is formed into the entire fibrous structure in the inner surface spiral groove tube obtained by the above steps.
  • FIG. 11E shows a state in which a part of the inner surface spiral grooved tube is cut open
  • FIG. 11F shows the cross-sectional groove shape of the inner surface spiral grooved tube.
  • FIG. 12A shows an enlargement of the metal structure of the cross section of the internally spiral grooved tube obtained by using the extruded element tube having an average grain size of 140 ⁇ m and a part of the internally spiral grooved tube.
  • FIG. 12B shows a state in which the groove is cut open
  • FIG. 12C shows the groove shape of the cross section of the inner spiral grooved tube.
  • the inner spiral grooved tube of the example has the fins formed between the obtained spiral grooves and the grooves, and the desired shape of the fins and spiral grooves could be formed. . Moreover, rough skin such as orange peel could not be observed on the surface of the inner spiral grooved tube.
  • FIG. 13C shows the surface state of the internally spiral grooved tube of the example, and it can be seen that the surface is in a smooth state.
  • the shape of the fin is not uniform and the fin shape is broken, for example, a part of the fin is bent. Further, as shown in the structural photograph shown in FIG.
  • FIG. 12A shows the crystal grains are large, and the crystal grains form a part of the grooves and the fins. Therefore, the crystal grains are partly dropped and the fins are partially missing.
  • FIG. 12B shows the surface state of the inner surface spiral grooved tube of the comparative example, but it can be seen that the surface is rough, including the occurrence of orange peel.
  • FIGS. 13B to 13C are diagrams showing the comparison of the surface states of the inner surface spiral grooved tube of the example and the inner surface spiral grooved tube of the comparative example, and the inner surface spiral obtained in the example as shown in FIG. 13C.
  • the grooved tube shows no smooth surface condition with no orange peel.
  • an inner spiral grooved tube was produced by the same manufacturing method as described above using the extruded element tube shown in Table 4 below, and the average crystal grain size ( ⁇ m) of each sample in the extruded element tube state, The average crystal grain size ( ⁇ m) of the inner spiral grooved tube, the presence or absence of orange peel generation, the average groove tilt angle (°) and the tube expansion rate (%) of the inner peripheral surface after processing were measured and evaluated.
  • the inner spiral grooved tube obtained in the example was subjected to heat treatment (annealing) at 350 ° C. for 4 hours.
  • the cross section of the sample cut perpendicularly to the longitudinal direction of the inner spiral grooved tube was observed with a CCD camera, and the tilt angle of the fin was measured.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the fin draws a straight line L1 across the fin base and draws a perpendicular line from the central part b of the straight line L1 to the center of the circle (in the direction of the inner spiral grooved tube).
  • the angle abc was measured from the central part a of the apex.
  • eight points were appropriately measured from each of the three fields of view of the inner spiral grooved tube cut out arbitrarily, and the average value of a total of 24 points was obtained.
  • the three fins 11c described on the left side are not deformed, and the one fin 11c described on the right side is illustrated as a deformed fin. Since the fin 11b on the right side of FIG. 14 is deformed, the tilt angle ⁇ 2 can be measured from the angle abc, but the fin 11c on the left side is not deformed, so that the droop formed from the central part b of the straight line L1 toward the center of the circle. Since the apex center part a is located on the line, the fin collapse angle ⁇ 2 in this case is 0 °.
  • FIG. 14 is drawn in order to illustrate the fin apex angle, and fin collapse usually occurs in the plurality of fins 11c. Further, the fin apex angle ⁇ 1 is shown in FIG. 14 for reference.
  • the tube expansion test uses a 100kN tensile tester, and a tube expansion plug is attached to the upper chuck, and a dedicated base is installed on the lower base to support the inner spiral grooved tube parallel to the plug insertion direction. I did it.
  • a holding jig 70 for the inner surface spiral groove tube for the expansion test which is configured so that the inner surface spiral groove tube 11R can be easily taken out after performing the tube expansion test, and the inner surface spiral groove tube holding jig.
  • the procedure of the expansion test using 70 is shown in FIGS. 15A to 15D.
  • the holding jig 70 for the inner surface spiral grooved tube is roughly constituted by a support base 74, a first holding member 71, and a second holding member 72. As shown in FIG.
  • the support base 74 is fixed to the installation surface on which the holding jig 70 for the inner surface spiral grooved tube is installed, and the block-shaped first holding member 71 is fixed to the support base 74.
  • the second holding member 72 is formed in a block shape like the first holding member 71, and is configured to be detachably superposed on the first holding member 71. As shown in FIG.
  • grooves 71A and 72A having a semicircular cross section are formed so as to extend in the vertical direction.
  • these grooves 71 ⁇ / b> A and 72 ⁇ / b> A constitute one hole 73.
  • a slide groove 74a that matches the width of the first holding member 71 and the second holding member 72 is formed on the support base 74, and the first holding member 71 and the second holding member 72 are placed on the slide groove. By doing so, it is possible to align these in the width direction.
  • the positioning of the grooves 71A and 72A provided in the first holding member 71 and the second holding member 72 can be easily performed by the slide groove 74a.
  • the first holding member 71 is provided with a screw hole 71a.
  • the first holding member 71 and the second holding member 72 are obtained by screwing the fixing bolt 32a into the screw hole 31a from the second holding member side after the second holding member 72 is overlapped. Can be fixed.
  • FIGS. 15A and 15B the first holding member 71 and the second holding member 72 are overlapped and fixed. Thereby, a hole 73 is formed at the boundary between the first holding member 71 and the second holding member 72.
  • FIG. 15C the inner spiral grooved tube 11 ⁇ / b> R is inserted into the hole 73.
  • the inner diameter of the hole 73 is sufficiently larger than the outer diameter of the inner spiral grooved tube 11R, and can be easily inserted from above.
  • FIG. 15D the inner surface spiral grooved tube 11R is expanded by inserting a tube expansion plug 76. Finally, by removing the fixing bolt 72a and opening the first holding member 71 and the second holding member 72, the expanded inner surface spiral grooved tube 11R is taken out and observed.
  • the inner spiral grooved tube 11R and the tube expansion plug 76 described above and the inner spiral grooved tube holding jig 70 shown in FIGS. 15A to 15D a tube expansion test was performed.
  • the diameter of the outermost diameter part of the pipe expansion plug 76 used in this pipe expansion test was 5.9 mm.
  • the tube expansion plug 76 is made of a cemented carbide. The insertion speed of the tube expansion plug 76 was 285 mm / min.
  • As lubricating oil for the inner peripheral surface of the inner spiral grooved tube 11R and the tube expansion plug 76 RF-520 manufactured by NSL Bricantz Co., Ltd. was used.
  • the length of the inner spiral grooved tube 11R for expanding the tube is 125 mm, and a tube expansion test was performed using 95 mm as the tube expansion stroke.
  • a fixing hole is provided at a position 20 mm from the bottom of the inner spiral grooved tube set so that the sample does not come in.
  • a pin is inserted from the holder side. Fixed. Table 4 below shows the presence or absence of orange peel generation, such as the average crystal grain size of the extruded element tube used in the test and the internally spiral grooved tube after the heat treatment.
  • the JIS '94 standard was selected, the least square straight line correction was added, the sample inclination was canceled, the measurement length was 4 mm, the measurement speed was 0.3 mm / s, and the measurement range was ⁇ 400.0 ⁇ m.
  • Example 4 A manufacturing apparatus 50 having a structure shown in FIGS. 7A and 7B is used, using an extruded element tube of 3003 aluminum alloy having an outer diameter of 8.5 mm, an inner diameter of 7.5 mm, and 36 straight grooves formed on the inner surface at regular intervals in the circumferential direction.
  • the inner spiral grooved tube was manufactured.
  • the inner groove shape of the extruded element tube has a groove height of 0.22 mm and a fin apex angle of 10 °, and the average grain size of the extruded element tube is 30 to 140 ⁇ m.
  • extruding pipes are wound around an unwinding drum, unwound at a line speed of 5 m / min, and the support body is rotated at a rotational speed of 77 rpm together with the unwinding drum to give a twist angle of 15 ° to the unfilled pipe.
  • the drawing die was 18 mm with a hole diameter of 7.0 mm.
  • the inner spiral grooved tube having an outer diameter of ⁇ 7.0 mm that was twisted and pulled out was wound around a winding drum.
  • the front and rear tensions were 20 kgf.
  • a heat treatment of 410 ° C. ⁇ 4 h was performed on each of the produced inner spiral grooved tubes for the purpose of annealing for forming an O material (processing for forming an O material).
  • the extruded fiber tubes (sample Nos. 19, 20, and 21) of the entire surface fiber structure, double-sided surface layer 3% recrystallized (remaining fiber structure), and double-sided surface layer 5% recrystallized structure (remaining fiber structure).
  • the inner spiral grooved tube after processing could have an average crystal grain size of 80 ⁇ m or less (for example, 60 ⁇ m or less).
  • the fin tilt angle could be controlled to 1 ° or less, for example 0.2 ° or less.
  • samples Nos. 22, 23, and 24 are samples having an average crystal grain size exceeding 120 ⁇ m, and both surfaces are 8% recrystallized samples. It became significantly larger than 9 °.
  • FIG. 16B The metal structure photograph of the cross section of the inner surface spiral grooved tube of the sample No. 21 shown in Table 5 is shown in FIG. 16B, and is the appearance of the inner surface spiral grooved tube of the sample No. 21 and no orange peel is generated. Shown in FIG. 17B.
  • FIG. 18 shows an external appearance of an internally spiral grooved tube having an orange peel obtained in the comparative example of sample No. 24.
  • the shape of the obtained spiral groove and the fin formed between the grooves were arranged, and the target shape of the fin and the spiral groove could be formed. Further, as shown in FIG. 17B, rough skin such as orange peel could not be observed on the surface of the inner spiral grooved tube. Further, it was also found that when the inner surface spiral grooved tube having a fibrous structure is annealed (heat treatment) for forming an O material, a metal structure composed of crystal grains having an average crystal grain size of 80 ⁇ m or less shown in FIG. 16A can be obtained. On the other hand, in the inner surface spiral grooved tube of 8% recrystallized double-sided surface layer of Comparative Example No. 12 shown in FIG. 18, it was possible to confirm rough skin expressed as orange peel on the surface.
  • FIGS. 19A and 19B are schematic views showing an example of a heat exchanger 80 provided with an inner spiral grooved tube according to the present invention, and an inner spiral grooved tube 81 is provided meandering as a tube through which a refrigerant passes.
  • a plurality of aluminum alloy fin members 82 are arranged in parallel around the inner surface spiral grooved tube 81.
  • the inner surface spiral grooved tube 81 is provided so as to pass through a plurality of through holes provided so as to penetrate the fin material 82 disposed in parallel.
  • the inner spiral grooved tube 81 includes a plurality of U-shaped main tubes 81A that linearly penetrate the fin material 82 and adjacent end openings of the adjacent main tubes 81A.
  • FIGS. 19A and 19B They are connected by a U-shaped elbow pipe 81B as shown in FIGS. 19A and 19B. Also, a refrigerant inlet 86 is formed on one end side of the inner spiral grooved tube 81 penetrating the fin material 82, and a refrigerant outlet 87 is formed on the other end of the inner spiral grooved tube 81. As a result, the heat exchanger 80 shown in FIGS. 19A and 19B is configured.
  • the heat exchanger 80 shown in FIGS. 19A and 19B is provided with an inner spiral grooved tube 81 so as to pass through the through holes formed in the fin members 82, and after being inserted into the through holes of the fin members 82,
  • the inner spiral grooved tube 81 is assembled by mechanically integrating the inner spiral grooved tube 81 and the fin material 82 by expanding the outer diameter of the inner spiral grooved tube 81.
  • Aluminum inner surface spiral that has no skin roughness on the outer peripheral surface, excellent adhesion to the fin when expanded, and has a small inclination of the groove shape on the inner surface side, and excellent tube expansion even after annealing for O material
  • a grooved tube can be provided. This spiral grooved tube is cheaper, lighter, and can be applied to a heat transfer tube of a heat exchanger with high recyclability.

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Abstract

本発明は、オレンジピールの発生がない、表面および内面性状に優れる内面螺旋溝付管とその製造方法と熱交換器の提供を目的とする。本発明は、内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝が周方向に間隔をおいて形成され、これらストレート溝間にフィンが形成されたアルミニウム製の押出素管をコイル状に加工後、引き伸ばして該管材に捻りを加え、引き抜きして製造された内面螺旋溝付管または押出素管を、引抜きダイスに入る手前で捻じりつつ引抜きダイスの縮径部で縮径して引抜きし、引抜きと捻じり加工を同時に行い内面螺旋溝付管を製造する方法であって、得られた焼き鈍し後の内面螺旋溝付管の平均結晶粒径が１２０μｍ以下、更に、製造に用いる押出素管の平均結晶粒サイズが８０μｍ以下であることを特徴とする。または、本発明は、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が周方向に間隔をおいて形成され、これら直線溝間にフィンが形成されたアルミニウム製の押出素管をコイル状に加工後、引き伸ばして該管材に捻りを加え、引き抜きして製造された内面螺旋溝付管であって、金属組織が全て管の長さ方向に沿う繊維状組織あるいは表層のみ再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織とされたことを特徴とする。

Description

内面螺旋溝付管およびその製造方法と熱交換器
　本発明は、熱交換器の伝熱管等に用いられる内面螺旋溝付管およびその製造方法と熱交換器に関する。
　本願は、２０１２年１２月２７日に、日本に出願された特願２０１２－２８５８２８号および特願２０１２－２８５８２９、並びに２０１３年１２月２６日に、日本に出願された特願２０１３－２７０５８９号および特願２０１３－２７０５９０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　一般に空調機や冷凍機のフィンチューブ式熱交換器には冷媒を流すための伝熱管が使用されている。その構造は、プレス加工後に積層されたアルミニウムフィンにＵ字形にヘアピン曲げされた伝熱管を挿入し、拡管工程を経て伝熱管が拡管されフィンと接合される。伝熱管に流す冷媒にはフロン系冷媒あるいはその代替冷媒等が使用されており、冷媒の相変化を利用して熱交換を行わせる。
　熱交換器には省エネ化に向けた高効率化が要求されており、伝熱管には熱伝達特性の向上のために、管内面に断面形状を三角形あるいは台形としたフィンが溝間に形成されている。最近では、更なる熱特性の改善のために、溝を螺旋状に形成した伝熱管（螺旋溝付管）が使用されている。また、冷暖房機能のあるヒートポンプ式エアコンの普及により同一の伝熱管で蒸発性能と凝縮性能の両性能をともに高めた伝熱管が必要とされており、このような要求に応えるべく、フィン高さ、溝のリード角、フィン形状、フィン頂角等を規定した伝熱管が提案されている。
　また、螺旋溝付管の製造方法として、管の内面に捻れ溝を転造しながら引抜く溝転造法（特許文献１）が知られている。
　現状において広く用いられている熱交換器用の銅の伝熱管は、一般に前述の溝転造法により製造されている。溝転造法は、加工対象の管内に保持プラグで溝付きプラグを保持し、管の外周側に設けた転造ボールが管を溝付きプラグに押し付けながら高速で自転および遊星回転し、溝付きプラグの形状を管の内面に転写しながら螺旋溝付管を製造する方法である。
特開平６－１９０４７６号公報
　これまで主に伝熱管には銅や銅合金などの銅系材料が使用されてきたが、ここ最近の銅地金の高騰により、銅伝熱管の価格が高くなり製品の価格を圧迫していることから、より安価で安定したアルミニウムやアルミニウム合金を用いた伝熱管が要求されている。アルミニウムを使用すれば、価格の安定の他にその比重が２．７ｇ／ｃｍ３と銅の８．９ｇ／ｃｍ３に比べ軽いことから、熱交換器の軽量化を図ることができる。また、リサイクルの際に、熱交換器を銅合金製の伝熱管とアルミニウム合金製のフィンとに解体・分別する手間が必要なくなり、熱交換器がオールアルミ化されることでリサイクルが容易になる。
　しかしながら、従来の溝転造法でアルミニウムおよびアルミニウム合金の伝熱管を製造するのは困難である。そもそも、アルミニウム合金は銅合金に比べて強度が低いことから、アルミニウム合金により製造される伝熱管は耐圧強度を得るために、銅伝熱管に比べ管の底肉厚を厚くする必要がある。その場合、管外周から転造ボールで管を管内周の溝付きプラグに押し当て、管底肉厚部の塑性流動で溝をその内周側に転写する溝転造法では、所定の高さを有する溝の形状が困難であると共に、溝欠けなどの塑性流動不良による欠陥を生じやすい。最近、伝熱管の溝形状は熱伝達性の改善に高精度化される傾向にあるが、溝転造法でそれら溝形状を製造すると所定の形状が得られず、無理に加工すると管が断線したり、溝付きプラグと管に凝着による焼き付きが発生するなどの問題を生じる。また、アルミニウム合金による伝熱管では、溝転造時にアルミ滓が発生し、それらを取り除くのが困難で、溝つまりを生じる。以上の理由から、アルミニウム製の伝熱管を溝転造法で製造するのは困難であり、作製可能な溝形状に制限がある。
　このため、アルミニウム合金の伝熱管を製造するには溝転造法以外の製法が必要であり、予め、ロール転造で表面に溝を転造した板材をロール成形で丸管状に加工し、その接合面を溶接する電縫管による製法が提案されているが、その場合、内面溶接部のビードが拡管の支障になり、拡管性を劣化させるだけでなく、溶接面の接合不良による冷媒漏れなどの問題を生じる。
　本発明者は、様々な製法について検討した結果、予め、ストレートの溝を有した素管に、直接捻じり加工を付与する方法がアルミニウムおよびアルミニウム合金による伝熱管の製造に適していると考えている。ストレート溝を有する素管の製造には押出が適しており、フィン頂角が狭くフィン高さの高いハイスリムフィンタイプの溝形状も容易である。
　しかしながら、素管の結晶粒組織について結晶粒サイズがある範囲以上では、製造した内面螺旋溝付管の結晶粒サイズが粗大化し、拡管時にその外周面にオレンジの皮のような肌荒れのオレンジピールを生じ、表面に凹凸が発生する。
伝熱管は熱交換器に組む際、伝熱管の内部に伝熱管よりも径が大きい拡管プラグを挿入して伝熱管の径を拡げ、アルミニウム合金製放熱フィンに機械的に接合されるが、この時に管外周の肌荒れによる凹凸で放熱フィンと伝熱管との接合面が減少し接合率が低下するため、熱特性が劣化する。
もう一つの問題は、管内周側の肌荒れが原因で、伝熱管長手方向の垂直断面でみた場合、本来その円の中心方向に放心円状に底肉厚部に形成されるフィンが、内周表面の凹凸でフィン倒れとなることで、拡管プラグによる拡管時にそのフィン倒れが増幅されてしまう問題である。その場合、フィン倒れで、拡管プラグからの外周方向に作用する力がフィン倒れで吸収され、底肉厚部に伝わりづらくなるため、所定の拡管率が得られず、放熱フィンと伝熱管との十分な接合が得られず、熱特性の劣化を招く。また、その程度がひどい場合には、フィン倒れが大きくなり冷媒の流路を塞ぎ、熱特性が大きく劣化する。
　それらオレンジピールは拡管時に伝熱管の表面に発生するだけでなく、伝熱管の製造に使用する素管の結晶粒サイズが大きい場合には、伝熱管製造時に発生し、外周・内周表面に凹凸の肌荒れを生じた伝熱管になるため、好ましくは、製造した内面螺旋溝付管の結晶粒組織における結晶粒サイズだけでなく、用いる素管の結晶粒サイズを制限する必要性がある。更に、製造した内面螺旋溝付管はそのままでは加工硬化しており、そのままでは拡管により溝のみが潰れやすい状態であるため、Ｏ材化のための焼き鈍しが必要であり、その熱処理で結晶粒が成長することから、伝熱管に関しては、最終熱処理後の結晶粒サイズに制限を設ける必要がある。
本発明は、内面にストレートの溝を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金製押出素管に直接捻り加工を施して得られる内面螺旋溝付管に関し、内面螺旋溝付管の加工時および拡管時のオレンジピールの発生がなく、拡管性および内面性状に優れる内面螺旋溝付管とその製造方法の提供および熱交換器の提供を目的とする。
　本発明の内面螺旋溝付管は、内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝が周方向に間隔をおいて形成されたアルミニウム合金製の押出素管に直接捻じり加工を付与して製造された内面螺旋溝付管であって、その結晶粒組織において平均結晶粒サイズが１２０μｍ以下であることを特徴とする。
　本発明の内面螺旋溝付管において、前記１２０μｍ以下の平均結晶粒サイズが、焼き鈍し後に達成された平均結晶粒サイズであることが好ましい。
　本発明の内面螺旋溝付管において、内面の螺旋溝に沿って形成されているフィンのフィン倒れ角が１゜以下であることが好ましい。
　本発明の内面螺旋溝付管において、外面に表面粗さ（Ｒｍａｘ）１５μｍを超える段差として定義されるオレンジピールが無いことが好ましい。
　本発明の内面螺旋溝付管において、その製造に用いた押出素管の結晶粒組織について平均結晶粒サイズが８０μｍ以下であることが好ましい。
　本発明に係る内面螺旋溝付管の製造方法は、内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝が周方向に間隔をおいて形成され、これらストレート溝間にフィンが形成されたアルミニウム製の押出素管を、巻き取りロールにコイル状に巻き取ってコイル状管材を形成し、該コイル状管材を直管状に引き伸ばして該管材に捻りを加え、該管材を引抜ダイスにより引き抜き、更に焼き鈍した後の平均結晶粒サイズが１２０μｍ以下であることを特徴とする。
　本発明に係る内面螺旋溝付管の製造方法において、前記内面螺旋溝付管を製造するために、平均結晶粒径が８０μｍ以下である押出素管を用いることができる。
　本発明に係る内面螺旋溝付管の製造方法において、前記巻き取りと前記引張りとを交互に複数回行うことが好ましい。
　本発明に係る内面螺旋溝付管の製造方法は、内面に長さ方向に複数のストレート溝が円周方向に間隔をおいて形成され、これらストレート溝間にフィンが形成されたアルミニウム製の押出素管を、引抜きダイスに入る手前で捻じりつつ引抜きダイスの縮径部で縮径して引抜きし、引抜きと捻じり加工を同時に行い、焼き鈍し後の平均結晶粒サイズが１２０μｍ以下であることを特徴とする。
　本発明に係る内面螺旋溝付管の製造方法において、前記引抜きと捻じり加工を同時に行うに際し、捻じり加工される押出素管をボビンから巻き出した後、最初に引抜きダイスに通すことが好ましい。
　本発明に係る内面螺旋溝付管の製造方法において、前記引抜きと捻じり加工を同時に行うに際し、加工中の押出素管に前方張力と後方張力を付与することが好ましい。
　本発明の熱交換器は、先の何れかに記載の内面螺旋溝付管とフィンが一体化されてなることを特徴とする。
　本発明の製造装置は、内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝が周方向に間隔をおいて形成されたアルミニウム合金製の押出素管を巻き付け支持するドラムと、このドラムを周回りに回転自在に支持する支持体と、この支持体を前記ドラムから引き出した前記押出素管の周方向に回転自在に支持する回転手段と、前記ドラムから引き出した前記押出素管を巻き取る巻取装置と、前記ドラムと前記巻取装置の間に設けられたダイスとを具備し、前記ドラムから引き出した前記押出素管を直に前記ダイスに通しつつ前記回転手段により前記押出素管を回転させて捻る機能が備えられたことを特徴とする。
　本発明の製造装置において、前記ドラムの回転を規制し、前記ダイス手前側の前記押出素管に後方張力を付加するブレーキ装置が前記ドラムに設けられ、前記巻取装置に前記押出素管の巻取力を調整し前記ダイスを通過した前記押出素管に前方張力を付加する巻取力調整装置が設けられた構成が好ましい。
　また、本発明の内面螺旋溝付管は、内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝が周方向に間隔をおいて形成されたアルミニウム製の押出素管に直接捻じり加工を付与して製造された螺旋溝付管であって、金属組織が全て管の長さ方向に沿う繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織とされたことを特徴とする。
　本発明の内面螺旋溝付管において、前記押出素管の金属組織が該押出素管の長さ方向に沿う繊維状組織または表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織でそれ以外は繊維状組織であることが好ましい。
　本発明において、焼き鈍しにより前記繊維状組織が平均結晶粒径８０μｍ以下の結晶粒組織とされたことを特徴とする。
　本発明において、前記押出素管の金属組織について全て押出素管の長さ方向に沿う繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織とされたことを特徴とする。
　本発明において、内面の螺旋溝に沿って形成されているフィンのフィン倒れ角が１゜以下であることが好ましい。
　本発明において、外面に表面粗さ（Ｒｍａｘ）１５μｍを超える段差として定義されるオレンジピールが無いことが好ましい。
　本発明の内面螺旋溝付管の製造方法は、内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝が周方向に間隔をおいて形成され、これらストレート溝間にフィンが形成されたアルミニウム製の押出素管を、巻き取りロールにコイル状に巻き取ってコイル状管材を形成し、該コイル状管材を直管状に引き伸ばして該管材に捻りを加え、該管材を引抜ダイスにより引き抜くことにより金属組織を全て繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織の内面螺旋溝付管とすることを特徴とする。
　本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記押出素管としてその金属組織が該押出素管の長さ方向に沿う繊維状組織または表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織でそれ以外は繊維状組織である押出素管を用いることが好ましい。
　本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記巻き取りと前記引張りとを交互に複数回行うことが好ましい。
　本発明の内面螺旋溝付管の製造方法は、内面に長さ方向に複数のストレート溝が円周方向に間隔をおいて形成され、これらストレート溝間にフィンが形成されたアルミニウム製の押出素管を、引抜きダイスに入る手前で捻じりつつ引抜きダイスの縮径部で縮径して引抜きし、引抜きと捻じり加工を同時に行い、金属組織を全て繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織の内面螺旋溝付管とすることを特徴とする。
　本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記引き抜きにより形成した繊維状組織を有する内面螺旋溝付管を焼き鈍しして平均結晶粒径８０μｍ以下の結晶粒組織とすることが好ましい。
　本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記引抜きと捻じり加工を同時に行うに際し、加工中の押出素管に前方張力と後方張力を付与することが好ましい。
　本発明の熱交換器は、先の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管とフィンが一体化されてなることを特徴とする。
　本発明によれば、内面にストレート溝を有する押出素管を出発材に、その押出素管に直接捻じりを加える方法で内面螺旋溝付管を製造する上で、外周面の肌あれがなく、拡管した際のフィンとの密着性に優れ、且つ、内面側の溝形状の傾きが小さく、Ｏ材化のための焼き鈍し後においても拡管性に優れるアルミニウム製内面螺旋溝付管を製造および提供できる。
本発明に係る内面螺旋溝付管を製造する装置の第１実施形態を示す模式図。 内面にストレート溝が複数形成された押出素管の横断面図。 内面にストレート溝が複数形成された押出素管の縦断面図。 内面螺旋溝付管の一例を示す縦断面図。 内面螺旋溝付管の製造装置の一例を示す模式図。 内面螺旋溝付管の製造工程の一例を説明するフローチャート。 管の扁平率を説明する図。 本発明に係る内面螺旋溝付管を製造する装置の第２実施形態を示し、当該装置の側面図を示す。 本発明に係る内面螺旋溝付管を製造する装置の第２実施形態を示し、図７Ａに記載される装置の要部の平面図を示す。 管の捻り周期を説明する図。 管の捻れ角の算出方法を説明する図。 巻き取りロール直径と捻れ角との関係を示すグラフ。 実施例１で得られた内面螺旋溝付管を示すもので、内面螺旋溝付管の部分横断面の金属組織写真を示す。 実施例１で得られた内面螺旋溝付管を示すもので、内面螺旋溝付管の一部を切り開いて螺旋溝を示した状態を示す展開写真を示す。 実施例１で得られた内面螺旋溝付管を示すもので、内面螺旋溝付管の部分断面の溝形状を示す写真を示す。 実施例３で得られた内面螺旋溝付管を示すもので、内面螺旋溝付管の部分横断面の金属組織写真を示す。 実施例３で得られた内面螺旋溝付管を示すもので、内面螺旋溝付管の一部を切り開いて螺旋溝を示した状態を示す展開写真を示す。 実施例３で得られた内面螺旋溝付管を示すもので、内面螺旋溝付管の部分断面の溝形状を示す写真を示す。 比較例で得られた内面螺旋溝付管を示すもので、内面螺旋溝付管の部分断面の金属組織写真を示す。 比較例で得られた内面螺旋溝付管を示すもので、内面螺旋溝付管の一部を切り開いて螺旋溝を示した状態を示す展開写真。 比較例で得られた内面螺旋溝付管を示すもので、内面螺旋溝付管の部分断面の溝形状を示す写真。 実施例１の内面螺旋溝付管においてオレンジピール発生有無の状態を示し、オレンジピールが発生していない実施例の内面螺旋溝付管の表面状態を示す写真。 比較例の内面螺旋溝付管においてオレンジピール発生有無の状態を示し、オレンジピールが発生している比較例の内面螺旋溝付管の表面状体を示す写真。 実施例３の内面螺旋溝付管においてオレンジピール発生有無の状態を示し、オレンジピールが発生していない実施例の内面螺旋溝付管の表面状態を示す写真。 螺旋溝付管におけるフィン倒れ角を示す説明図。 実施例において用いた内面螺旋溝付管保持治具と当該内面螺旋溝付管保持治具を用いた拡管試験の手順を示し、支持台とこれに固定された第１保持部材を示す斜視図を示す。 実施例において用いた内面螺旋溝付管保持治具と当該内面螺旋溝付管保持治具を用いた拡管試験の手順を示し、第１保持部材と第２保持部材を重ね合わせて固定した様子を示す斜視図。 実施例において用いた内面螺旋溝付管保持治具と当該内面螺旋溝付管保持治具を用いた拡管試験の手順を示し、孔に内面螺旋溝付管を挿入した様子を示す斜視図。 実施例において用いた内面螺旋溝付管保持治具と当該内面螺旋溝付管保持治具を用いた拡管試験の手順を示し、内面螺旋溝付管に拡管プラグを挿入した様子を示す斜視図。 実施例２で得られた内面螺旋溝付管の横断面の一例を示す金属組織写真。 実施例４で得られた内面螺旋溝付管の横断面の一例を示す金属組織写真。 実施例２で得られたオレンジピールの無い内面螺旋溝付管の外観を示す写真。 実施例４で得られたオレンジピールの無い内面螺旋溝付管の外観を示す写真。 比較例で得られたオレンジピールのある内面螺旋溝付管の外観を示す写真。 本発明に係る熱交換器の一実施形態を示すもので、当該熱交換器の側面図を示す。 本発明に係る熱交換器の一実施形態を示すもので、当該熱交換器の斜視図を示す。
　以下、本発明に係る内面螺旋溝付管およびその製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。
　第１実施形態の内面螺旋溝付管の製造装置１００は、内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝１１ａが周方向に間隔をおいて形成された押出素管１１（図２Ａ及び図２Ｂ参照）に、一定の捻りを生じさせ、内面に螺旋溝１１ｄを有する内面螺旋溝付管１１Ｒ（図３参照）を製造する装置である。
　内面螺旋溝付管１１Ｒは、例えば、国際アルミニウム合金規格３０００番台などからなり、本発明において特に限定するものでは無く、いずれのアルミニウム合金あるいは純アルミニウムからなるものでも良い。本実施形態においてアルミニウム製とは、これらいずれのアルミニウム合金あるいは純アルミニウムからなるものであっても包含する概念とする。
　内面螺旋溝付管１１Ｒの形状について、外径１０ｍｍ以下、例えば、３～１０ｍｍ、凸型の螺旋フィン１１ｃを複数、例えば、３０～６０個、凹型の螺旋溝１１ｄを複数、例えば、３０～６０個有する。また、内面螺旋溝付管１１Ｒにおいて、螺旋フィン１１ｃの高さ０.１～０．４ｍｍ、フィン頂角１０～３０゜、底肉厚（螺旋溝底の位置における管の肉厚）０.３～０.６ｍｍ、捻れ角θ１５～４０゜などである。
　なお、捻れ角θとは、図３に示すように内面螺旋溝付管１１Ｒの縦断面を描いた場合、管の内側に表示される螺旋溝あるいは螺旋フィンの直線状に描かれる部分の延長線Ｓと管の外面とのなす角度を示す。
　押出素管１１は、後述するように捻り加工の他に引き抜き加工が施されて内面螺旋溝付管１１Ｒに加工されるので、内面螺旋溝付管１１Ｒより５～５０％程度外径の大きな管体を用いることが好ましい。押出素管１１は、内面螺旋溝付管１１Ｒとほぼ同一断面形状を有し、かつ、平均結晶粒径８０μｍ以下の結晶粒からなる結晶粒組織を有する。または、押出素管１１は、後述するように捻り加工の他に引き抜き加工が施されて内面螺旋溝付管１１Ｒに加工されるので、内面螺旋溝付管１１Ｒより５～５０％程度外径の大きな管体を用いることが好ましい。押出素管１１は、内面螺旋溝付管１１Ｒとほぼ同一断面形状を有し、かつ、金属組織が全て管の長さ方向に沿う繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であって、それ以外は全て繊維状組織とされたことを特徴とする。
　押出素管１１を内面螺旋溝付管１１Ｒに加工するための製造装置１００は、図１及び図４に示す構成である。この製造装置１００は、内面にストレート溝１１ａにより内面フィン１１ｂが形成された押出素管１１を巻き取りロール２１にコイル状に巻取る巻き取り手段２０と、コイル状に形成されたコイル状管材１１Ｃをそのコイル軸線２６に沿って引き伸ばして、直管状に形成する引張り手段３０と、引張り後の管体の断面形状を矯正する引抜き手段４０と、矯正後の内面螺旋溝付管１１Ｅを加熱する熱処理手段４９とを有している。
　なお、図１は製造装置１００の１つの巻き取り手段２０と引張り手段３０の構成を主体として示すが、製造装置１００は詳細には図４に示すように巻き取り手段２０と引張り手段３０が複数直列（図４の例では３つ直列）に配置され、終段に引抜き手段４０と熱処理手段４９が配置されている。
　巻き取り手段２０は、押出素管１１をコイル状に巻き取る巻き取りロール２１と、この巻き取りロール２１との間に押出管材１１を挟持し、巻き取りロール２１の表面に沿って押出管材１１を連続的に送り出すモーター駆動の送りロール２２と、その送り出される押出管材１１を巻き取りロール２１との間で挟持し、その巻き取りを案内する一定のピッチの溝が、巻き取りロール２１の外周面に沿う螺旋の一部を構成するように形成された一対のガイド板２３とを備えている。また、巻き取りロール２１の外周部において送りロール２２を設けた側と反対側には、巻き取りロール２１との間に押出管材１１を挟持するように、回転自在に軸支された押さえロール２４が設けられている。前記送りロール２２の中心軸には、駆動源であるモーター２５が接続されている。
　一対のガイド板２３は、巻き取りロール２１の外周面に対峙する円弧板状に形成され、その内面に巻き取りロール２１の外周面に沿う溝２３ａが一定間隔で形成されており、これらガイド板２３は、巻き取りロール２１の両側に少なくとも２個以上配置されていることが好ましい。巻き取りロール２１の表面とガイド板２３の溝２３ａとの間に押出管材１１を通すことにより、押出管材１１を巻き取りロール２１の外周に沿ってコイル状に巻き取り、且つ、その巻き取られたコイル状管材１１Ｃを、巻き取りロール２１の端部から螺旋の延長方向に送り出すことができる。
　巻き取りロール２１および押さえロール２４の表層には、それらロール円周方向に対し垂直にシーズヒーターが配置されている。ロール表面温度を高温にしておき、押出素管１１が巻き取りロール２１の表面に巻き取られ、送り出されている間に、押出素管１１を高温に加熱することができる。これらロール２１、２４の表面温度は、ＲＴ（室温）～３００℃が好ましい。
　引張り手段３０には、巻き取りロール２１上から、巻き取りロール２１の軸線の延長線（コイル状管材１１Ｃのコイル軸線２６）に沿って送り出された複数巻分のコイル状管材１１Ｃをチャッキングし、そのコイル軸線２６の延長線に沿って引き伸ばすストレッチャー３１が設けられている。また、ストレッチャー３１の後段側にはコイル軸線２６の延長線に沿って間隔をおいて配置された二対のピンチロール３２が設けられている。ストレッチャー３１である程度引き伸ばされたコイル状管材１１Ｃを、これらピンチロール３２の間で挟持し、一定の張力を負荷しながら直管状に形成することができる。また、引張り手段３０には、高速加熱が可能な高周波加熱炉または輻射熱を利用した加熱炉３３が設けられており、コイル状管材１１Ｃを加熱しながら引き伸ばすことができる。
　なお、コイル状管材１１Ｃの軸線２６の延長線に沿うとは、コイル軸線２６の延長線に一致することのみをいうのではなく、多少のズレは許容される。もっとも、コイル状管材１１Ｃの引き伸ばしは、コイル軸線２６の延長線に一致するように行われることが好ましい。
　また、引抜き手段４０は、中空孔を有する引抜きダイスに管材を通して引抜くことにより、管材の断面形状を矯正する構成とされている。熱処理手段４９は、真円度を矯正後の管材の中間焼鈍を行う。なお、本実施形態の加熱手段としては、巻き取りロール２１および押さえロール２４の表面を加熱するシーズヒーターや、引き伸ばし途中の管材を加熱する加熱炉３３が相当する。
　第１実施形態の製造装置１００は、図４に詳細に示すように巻き取り手段２０と引張り手段３０とが３組直列に設けられ、その後段側に引き抜き手段４０と熱処理手段４９が設けられている。以下、第１実施形態の製造装置１００において、便宜的に１組目の巻き取りロール２１を巻き取りロール２１ａと表記し、２組目の巻き取りロール２１を巻き取りロール２１ｂと表記し、３組目の巻き取りロール２１を巻き取りロール２１ｃと表記することがある。
　次に、以上のように構成された製造装置１００を用いて内面螺旋溝付管を製造する方法について説明する。
　製造装置１００を用いて内面螺旋溝付管を製造するには、押出成形法により内面にストレート溝を形成した押出素管１１を製造する。
　本実施形態で用いる押出素管１１は、その金属組織を結晶粒径８０μｍ以下の結晶粒の集合組織としたものを用いる。この結晶粒集合組織の押出素管１１は、押出速度の制御と押出装置のビレット中の温度制御により実現できる。押出速度の制御は、通常材料において、４０ｍ／ｍｉｎの押出速度に制御した生産条件において、押出装置内へのアルミニウム材料の投入温度を５４０～５６０℃に制御し、ビレットホモ処理の温度を５８０～５９５℃程度で数時間～１０時間程度加熱することを意味する。
　上述の条件で押出加工することにより、押出素管１１を構成するアルミニウム合金の金属の組織を平均結晶粒径８０μｍ以下の結晶粒集合組織に制御することができる。
　または、製造装置１００を用いて内面螺旋溝付管を製造するには、押出成形法により内面にストレート溝を形成した押出素管１１を製造する。
　本実施形態で用いる押出素管１１は、全て管材の長さ方向に沿う繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織とされたことを特徴とする。
　この押出素管１１は、押出速度の制御と押出装置のビレット中の温度制御により実現できる。押出速度の制御は、通常材料において、４０ｍ／ｍｉｎ程度の押出速度に制御した生産条件において、押出装置内へのアルミニウム材料の投入温度を５４０～５６０℃に制御し、ビレットホモ処理の温度を５８０～５９５℃程度で数時間～１０時間程度加熱することを意味する。
　上述の条件で押出加工することにより、押出素管１１を構成するアルミニウム合金の金属の組織を全て管材の長さ方向に沿う繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織に制御することができる。
　上述の平均結晶粒径となっている押出素管１１、または上述の金属組織となっている押出素管１１を用い、一定速度で回転する送りロール２２により、内面にストレート溝が形成された押出素管１１を送り出し、巻き取りロール２１ａの表面に、同一径のコイル状となるように押出素管１１を巻き取る。このとき、押出素管１１は、巻き取りロール２１ａの表面と、ガイド板２３および押さえロール２４との間で案内され、巻き取りロール２１ａの表面に沿って、その巻き取りロール２１ａの一端側から他端側に向けて巻き取りロール２１ａの軸線（コイル軸線２６）に沿って巻き取られていく。このとき、巻き取りロール２１ａの他端側（図１では上側）から解放された管材は、コイル状管材１１Ｃとされている。
　次に、巻き取りロール２１ａの他端側から解放されたコイル状管材１１Ｃの複数巻分の一部を、ストレッチャー３１でチャッキングし、コイル状管材１１Ｃのコイル軸線２６の延長線に沿って予備的な矯正を加える。直管状に近い状態まで矯正された管材は、二対のピンチロール３２間を通過し、これらピンチロール３２間で０．３ｋＮ以上の張力を負荷または付与されながら、直管状に形成される。
　ストレッチャー３１はコイル状管材１１Ｃに予備矯正を加えた後、図１に二点鎖線で示すように元の位置に移動し、順次送り出されてくるコイル状管材１１Ｃの端部をチャッキングし、予備矯正を繰り返し行う。ピンチロール３２で直管状に矯正された管材１１Ｌは、巻き取りロール２１ｂにコイル状に巻き取られる。
　このようにして巻き取られた管材１１Ｌは、巻き取りロール２１ａの径と、この巻き取りロール２１ａにより巻き取られる管材の巻き取りピッチにより定まる捻れ角θを有する螺旋溝が形成される。この捻れ角θは、巻き取りロールの径（巻き取り径）を小さくする程大きくなり、また巻き取りピッチを小さくする程大きくなる。捻れ角は、巻き取りロールの径の大きさに依存するため、径の小さい巻き取りロールに巻き取れば、一度に大きな捻れ角を生じさせることが可能であるが、管材の材質によっては、小径に巻き取ることが難しい。
　この場合、径の大きい巻き取りロールに巻き取り、巻き取り工程と引張り工程とを複数回繰り返すことにより管材への捻れを加算して、大きい捻れ角θを有する管材を得ることができる。しかしながら、管材の材質によっては、捻れ角θを大きくするために巻き取り工程と引張り工程とを繰り返すことで、加工硬化により管材が捻れにくくなる。そのため、本実施形態の加熱炉３３および巻き取りロール２１のように、インラインで加熱する手段を設け、加熱された状態の管材に捻り加工を施すことや、各工程の途中で熱処理をすることにより、ひずみ除去を行うことが好ましい。なお、工程の途中で行われる熱処理は、例えば、管材に２００～３５０℃で０．５～４時間の中間焼鈍を行う。
　また、より捻れ角θの大きい内面螺旋溝付管を製造する際には、例えば、図５のフローチャートに示すように、巻き取り工程および引張り工程を一定回数繰り返す毎に、引抜き工程および熱処理工程を行うことが好ましい。
　図５のフローチャートでは、Ｓ１０１～Ｓ１０３に示すように、巻き取り工程と引張り工程との組合せからなる工程を３回繰り返した後、引抜き工程（Ｓ１０４）と熱処理工程（Ｓ１０５）を挟み、合計８回の巻き取り工程と引張り工程とが行われる（Ｓ１０１～Ｓ１１２）。そして、巻き取り工程と引張り工程とを繰り返す毎に、管材１１には一定の捻りが加算され、捻れ角θを徐々に大きくしていくことができる。
　巻き取り工程と引張り工程とを複数回繰り返すと、巻き取りロール２１ａに管材が巻き取られる際に、巻き取りロール２１の表面に押し当てられることから、図６に示すように、その管材の断面形状が徐々に扁平に潰される。断面形状の扁平率が大きくなった管材は、巻き取りの際に座屈を生じることがあり、その座屈を生じた管材に引張り工程を行うと、座屈した部分で局所的に折れ曲がり（ネッキング）、管材全体に均一な捻れ角が形成された管材を得ることができない。そのため、巻き取り工程と引張り工程とを繰り返す中で、少なくとも１回の引抜き工程と、矯正後の管材を加熱する熱処理工程とを行うことが好ましい。
　引抜き工程は、引抜き手段４０により引抜きダイスの中空孔に管材を通して引抜くことにより行われ、１回の引抜き工程は、管材の扁平率が１２０％以内のうちに、もとの管材の径に対し５％以上の縮小が図れるように行う。そして、熱処理工程により、真円度の矯正後の管材を加熱し、ひずみを除去する。熱処理工程は、例えば前述と同様の熱処理が行われ、矯正された管材に２００～３５０℃で０．５～４時間の中間焼鈍を行う。
　このように、巻き取り工程と引張り工程とを繰り返して、管材の扁平率が大きくなった場合には、引抜き工程により真円度を回復させ、座屈が生じることを防止することができる。引張り工程後に、管材の断面形状を矯正する少なくとも１回の引抜き工程を設けることで、管材の潰れを抑制し、巻き取り工程と引張り工程とを複数回工程を繰り返すことが可能となり、管材の捻れ角を大きくすることができる。
　なお、扁平率とは、図６に示す管材１１の最小径Ｙに対する最大径Ｘの比率をいう。
　以上の説明により、製造した内面螺旋溝付管は平均結晶粒サイズが８０μｍ以下の押出素管を使用して製造するため製造後にオレンジピールの発生がなく、且つ、Ｏ材化のための焼き鈍し後の内面螺旋溝付管の平均結晶粒サイズが１２０μｍ以下であるため、拡管してもオレンジピールの生成がなく、フィン倒れなどを生じ難い拡管性に優れ、放熱フィンと接合率の高い内面螺旋溝付管を提供できる。
　または、以上の説明により、製造した内面螺旋溝付管は、全て管の長さ方向に沿う繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織とされた押出素管を使用して製造するため製造後にオレンジピールの発生がなく、且つ、Ｏ材化のための焼き鈍し後の内面螺旋溝付管の平均結晶粒サイズが８０μｍ以下であるため、拡管してもオレンジピールの生成がなく、フィン倒れなどを生じ難い拡管性に優れ、放熱フィンと接合率の高い内面螺旋溝付管を提供できる。
　なお、加工後に得られた内面螺旋溝付管１１Ｒは加工硬化されており、そのままでは硬度が高く、拡管プラグによる拡管に支障を生じるので、Ｏ材化のための焼き鈍しを行うことで軟化させ、拡管し易くする。この焼き鈍しによるＯ材化は、３００～４２０℃の温度範囲に内面螺旋溝付管１１Ｒを０.５時間以上、４時間以内加熱後、徐冷する処理を意味する。
　Ｏ材化の際の加熱温度が３００℃未満では加工後の管の歪を完全に取ることができず、４時間を超える加熱処理では結晶粒が成長し過ぎてオレンジピールの発生に繋がるおそれがある。
　以下、本発明に係る内面螺旋溝付管の第２実施形態の製造装置および内面螺旋溝付管の製造方法の第２実施形態について図面を参照しながら説明する。
　図７Ａおよび図７Ｂは、第２実施形態の内面螺旋溝付管の製造装置５０を示す。この製造装置５０は、第１実施形態の製造装置１００と同様に、内面に長さ方向に沿うストレート溝１１ａを周方向に間隔をおいて複数形成した押出素管１１（図２Ａおよび図２Ｂ参照）に、一定の捻りを生じさせ、内面に螺旋溝１１ｄを有する内面螺旋溝付管１１Ｒ（図３参照）を製造する装置である。
　内面螺旋溝付管１１Ｒの製造装置５０は、内面にストレート溝を有する押出素管１１を出発材として巻き出す巻出ドラム（送出装置）５１と、その巻出ドラム５１からの押出素管１１を回転させて押出素管１１に捻じりを与える回転手段５２を有している。また、捻じりが付与される押出素管１１を引抜くための引抜ダイス５３と、引抜ダイス５３から引抜かれた内面螺旋溝付管１１Ｒを巻き取る巻取ドラム（巻取装置）５５とを備えている。巻出ドラム５１への押出素管１１の装着は、予め、押出素管１１をボビン５６に巻き取り、押出素管１１をボビン５６ごと巻出ドラム５１に装着して実施できる。
　また、巻出ドラム５１の内側にはドラムブレーキあるいはディスクブレーキ等のブレーキ装置５４が内蔵されていて、巻出ドラム５１の回転に対し一定の制動力を付加できるように構成されている。このブレーキ装置５４が発生させる制動力を調節することにより巻出ドラム５１から巻き出して引抜ダイス５３を通過しようとする押出素管１１に対し所定の後方張力（バックテンション）を付加することができる。
　巻出ドラム５１はその中心の回転軸５１ａを矩形状の支持枠（支持体）５７に支持させて軸回りに回転自在に支持されている。支持枠５７の両端側には支持軸５８、５９が互いの中心軸を同軸とするように突出形成されていて、水平に設置した支持枠５７の両端側を支持するための脚部６０、６０により支持枠５７が支持軸５８、５９の軸回りに回転自在に支持されている。
　脚部６０、６０は製造装置５０を設置する基台（土台）６１上に互いに離間するように立設されていて、それらの上端部側に軸受部が形成され、これらの軸受部によって支持枠５７の支持軸５８と支持軸５９が水平に支持されている。支持枠５７の一方（図７Ｂにおいて右側）の支持軸５９は、中空構造とされていて、支持軸５９の内部に引抜きダイス５３が内蔵されている。
　支持枠５７において支持軸５９を設けた側の端部には押出素管１１を通過させる通過孔５７ａがダイス５３のダイス孔に連通するように形成されていて、巻出ドラム５１から巻き出した押出素管１１について通過孔５７ａを介し引抜ダイス５３側に導出し、引抜ダイス５３を介し巻取ドラム５５側に巻き取ることができるように構成されている。以上の構成により、巻出ドラム５１は巻き出した押出素管１１の周回り方向に回転することができ、ダイス５３を通過しようとする押出素管１１をその周回りに捻ることができる。
　巻取ドラム５５はサーボモーターなどの巻取力調整機能付きの回転駆動装置を備えてその中心軸回りに回転自在に基台６１上に水平に設置されている。巻取ドラム５５の回転軸５５ａは駆動装置４７に内蔵されているサーボモーター４８により回転力が制御される。
　巻取ドラム５５のサーボモーター４８はその回転駆動力を調節することで巻取ドラム５５の巻取力を調節できるように構成されている。従って、引抜ダイス５３を通過した内面螺旋溝付管１１Ｒを引き抜く力を調節し、引抜ダイス５３を通過しようとする押出素管１１に対し任意の前方張力を付加できるようになっている。
　支持枠５７において支持軸５８を設けた側の端部には延長軸部６２が形成され、この延長軸部６２が脚部６０の外側に延出され、延長軸部６２がその下方の基台６１に設置された駆動装置６３により伝導装置６４を介し回転駆動されるようになっている。
　第２実施形態の製造装置５０において、駆動装置６３と伝導装置６４と脚部６０、６０と支持枠５７により巻出ドラム５１の回転手段５２が構成されている。
　次に、第２実施形態の製造装置５０によって内面螺旋溝付管１１Ｒを製造する方法について説明する。
先ず、ボビン５６に巻かれた内面ストレート溝付の押出素管１１をボビン５６ごと巻出ドラム５１に装着し、押出素管１１とボビン５６を巻出ドラム５１ごと回転させて、押出素管１１に捻じりを付与する。巻出ドラム５１の回転は、駆動装置６３による伝導装置６４を介した支持枠５７の回転状態により制御できるので、押出素管１１に対し必要な捻り力を付与することができる。
前述の捻りの付与と同時に押出素管１１は引抜ダイス５３を通り、捻り付与と同時に縮径されて内面螺旋溝付管１１Ｒに成形され、巻取ドラム５５に巻き取られる。
　この際、図７Ａに示すように押出素管１１は、引抜ダイス５３を支点としてその手前側が捻じられて引抜ダイス５３内で縮径されながら捻じられる。この時、巻出ドラム５１側は、装着したボビン５６の押出素管巻き数とその巻き径を計測し、ブレーキ装置５４によるブレーキ制御で常に所定の後方張力が巻き出される押出素管１１に付与された状態であり、巻取ドラム５５側は、サーボモーター制御で一定の前方張力が内面螺旋溝付管１１Ｒに付与される。前方張力と後方張力が不適切であれば、加工中の押出素管１１にたるみが生じ、捻じり加工中に座屈を生じ、逆に前方張力が強すぎると押出素管１１が破断する。
　第２実施形態の製造装置５０によれば、前方張力と後方張力を調整して押出素管１１に作用させる捻り力と縮径力をバランスさせることにより、座屈し易く、破断しやすい細径の押出素管１１であっても、支障なく螺旋状に捻り加工し縮径できるので、押出素管１１から内面螺旋溝付管１１Ｒを製造できる。換言すると、捻り加工時の応力を縮径加工時の応力により開放してバランスさせることにより、押出素管１１の破断や座屈を抑制しつつ捻り加工と縮径加工ができる。また、押出素管１１の引き出し速度に応じて前方張力と後方張力を調整することで、押出素管１１の破断や座屈を防止しながら、円滑な捻り加工と引抜加工ができる。
　なお、以上のような作用効果を奏するのは、支持枠５７とともに回転される巻出ドラム５１から引き出した押出素管１１に捻りを加えつつ直に引抜ダイス５３に供給して縮径できるように構成している点に特徴を有する。この点において、巻出ドラム５１と引抜ダイス５３との間にローラーなどの案内部材や支点部材を配置すると、案内部材や支点部材で支持する押出素管１１に捻り力が作用するのに縮径力は作用しないので、これらの支持部分で押出素管が破断するか座屈する。
　例えば、特許第３４８９３５９号（特開平１０－１６６０８６号）に記載されている製造装置では、繰り出しドラムとダイスとの間に原管のパスラインを規制してダイスのダイス孔に原管を水平に導くための支点が必然的に存在するので、この特許に記載の製造装置では、その支点部分で原管の破断または座屈を生じやすい。
　これに対し本実施形態の装置では、押出素管１１に捻り力を付加する位置と押出素管１１に縮径力を付加する位置を引抜ダイス５３の内部で同一領域に設定し、前方張力と後方張力のバランスを取っているので、押出素管１１の座屈と破断を生じない製造装置５０とすることができる。このため、上述したような細径の押出素管１１であっても支障なく内面螺旋溝付管１１Ｒに成形できる。
　また、押出素管１１を引き抜く速度を変更すると、押出素管１１に捻り力を付加する位置と押出素管１１に縮径力を付加する位置が微妙に変化するので、座屈と破断を生じるおそれがある。これに対し、前述の後方張力と前方張力を調整することにより、引抜速度を変えたとしても、押出素管１１の座屈と破断を生じ難くすることができる。このため、生産性を向上させるために引抜速度を向上させたとしても、後方張力と前方張力を調節することにより、破断や座屈を引き起こすことなく内面螺旋溝付管１１Ｒを製造することができ、生産性を向上できる効果がある。
（実施例１）
　外径１０ｍｍ、内径８．８６ｍｍ、内面にストレート溝が形成された３００３アルミニウム合金の押出素管を用いて内面螺旋溝付管の製造を行った。
　押出素管は平均結晶粒サイズを変量し、平均結晶粒サイズが８０μｍ超えの結晶粒組織を有する押出素管を比較例の押出素管として用いた。
　用いた押出素管は、内面のストレート溝の数を３６条、これらストレート溝により形成されるフィンの高さを０．２６ｍｍ、フィン頂角を１０゜とした。
　これらの押出素管を用いて、巻き取りロールの径を直径２０～７６０ｍｍの範囲で変量し、それぞれの巻き取りロールで、巻き取りピッチ１５ｍｍで巻き取った後に、そのコイル状に形成されたコイル状管材のコイル軸線上に沿って引き延ばした（引張り工程）。また、引張り工程は、巻き取りロールから３巻分送り出されたコイル状管材の下側端部を２５０℃に加熱された加熱炉内でストレッチャーにより矯正を加えた後、ある程度、直管状に伸ばした後に、常温まで温度の下がった管材を二対のピンチロール間で１～２ｋＮの張力を負荷しながら直管状に矯正した。また、管材の外周面には、予め、その長手方向に沿って直線状のマーキングを行い、図８に示すように、マーキングラインＬが１周分捻れた時の長手方向の長さ（捻り周期Ｂ）を計測した。捻れ角θは、図９に示すように、管材の直径の長さＡと捻り周期Ｂとにより算出した。図１０に、以上のように実施して得られた巻き取りロール直径（巻き取り径）と捻れ角との関係を示す。
　図１０に示すように、例えば、φ１６０ｍｍの巻き取り径では、１回に約３°の捻れ角を生じさせることができる。巻き取り径が小さくなるにつれて捻れ角は増加し、巻き取り径に応じた捻れ角を有する内面螺旋溝付管の製造が可能である。また、製造された各内面螺旋溝付管について、管の長手方向に切り開いて内面に形成された螺旋溝の周期を確認したところ、内面の螺旋溝の周期と、マーキングラインの捻り周期Ｂとは一致していた。
　次に、前記管材と１６０ｍｍの巻き取りロールを用いて、巻き取り工程と引張り工程とを７回繰り返すことにより内面螺旋溝付管の製造を行った。
　先ず、巻き取りロール上に巻き取りピッチ１５ｍｍで巻き取りを行った後に、そのコイル状管材を引き伸ばし、これら巻き取り工程と引張り工程とを３回ずつ繰り返した後に、φ８ｍｍの中空孔を有する引抜きダイスで引抜きし、扁平率１１８％まで潰れた管材を再び扁平率１０３％の真円に回復させた（引抜き工程）。その後、３５０℃で４時間の中間焼鈍を行い（熱処理工程）、再度、φ１６０ｍｍの巻き取りロールにより巻き取りピッチ１２ｍｍで巻き取りを実施した。巻き取り工程と引張り工程とを３回ずつ行った後、φ７．５ｍｍの中空孔を有する引抜きダイスで引抜きを行い、３５０℃で４時間の熱処理を行った。
　次いで、φ１６０ｍｍの巻き取りロールにて巻き取りピッチ１１．２５ｍｍで巻き取りを実施し、巻き取り工程と引張り工程とを１回ずつ行った。最後にφ７．２ｍｍの中空孔の引抜きダイスで引抜きを行い、最終的に捻れ角２０°の内面螺旋溝付管を製造した。
　巻き取り速度および抜取り速度は３０ｍ／ｍｉｎとした。また、引張り工程は、巻き取りロール上から送り出された３巻分のコイル状の管材の下側端部をストレッチャーにより矯正を加え、ある程度、直管状に伸ばした後、二対のピンチロール間で１～２ｋＮの張力を負荷しながら直管状に矯正した。
　巻き取り工程と引張り工程とを３回ずつ繰り返す毎に、引抜き工程を行うことで、扁平した管材の真円度を回復させ、また、真円度の矯正後の管材を加熱することで、ひずみを除去することができる。これにより、さらに繰り返して巻き取り工程と引張り工程とを実施することができ、最終的に外径７．２ｍｍ、内径６ｍｍ、フィン頂角１０゜、フィン高さ０．２６ｍｍ、底肉厚０．６ｍｍ、螺旋溝幅０．２６ｍｍ、捻れ角２０°の内面螺旋溝付管を製造することができた。
　以上の工程により得られた内面螺旋溝付管において、拡管のために３５０℃×４ｈの熱処理を行った。平均結晶粒８０μｍの結晶粒組織を有する押出素管を用いて得られた内面螺旋溝付管の断面の金属組織の拡大を図１１Ａに示し、同内面螺旋溝付管の一部を切り開いた状態を図１１Ｂに示し、同内面螺旋溝付管の横断面の溝形状を図１１Ｃに示す。また、平均結晶粒径１４０μｍの結晶粒組織を有する押出素管を用いて得られた内面螺旋溝付管の断面の金属組織の拡大を図１２Ａに示し、同内面螺旋溝付管の一部を切り開いた状態を図１２Ｂに示し、同内面螺旋溝付管の横断面の溝形状を図１２Ｃに示す。
　図１１Ａ～図１１Ｃに示す実施例の内面螺旋溝付管は、得られた螺旋溝と溝間に形成されているフィンの形状が整っており、目的の形状のフィン及び螺旋溝を形成できた。また、内面螺旋溝付管の表面にオレンジピールなどの肌荒れは観察できなかった。
これに対し、図１２Ａ～図１２Ｃに示す比較例の８０μｍ超えの内面螺旋溝付管は、フィンの形状が不揃いであり、フィンの一部が折れ曲がる等、フィン形状が崩れていた。また、図１２Ａに示す組織写真のように結晶粒が大きく、溝とフィンの一部を結晶粒が形作っているので、結晶粒が一部脱落してフィンの形状が一部欠落している箇所を複数確認できた。また、表面にオレンジピールと表される肌荒れを確認できた。
　図１３Ａおよび図１３Ｂは実施例の内面螺旋溝付管と比較例の内面螺旋溝付管について、表面の状態を対比して示す図であり、図１３Ａに示すように実施例で得られた内面螺旋溝付管はオレンジピールの発生が見られず、滑らかな表面状態を示している。これに対し図１３Ｂに示すように比較例の内面螺旋溝付管はオレンジピールが発生し、表面に肌荒れが見られた。
　以上の比較から、平均結晶粒８０μｍの結晶粒組織を有する押出素管を用いて得られた内面螺旋溝付管の方がフィン形状が整っていることが明かであり、表面性状にも優れていることが明かである。
　以下の表１にオレンジピール発生の有無について、試験に用いた３００３アルミニウム合金の結晶粒径の大きさと、ホモ処理条件、押出条件との関係を示す。
　オレンジピール発生の有無は、得られた螺旋溝付き管の長さ３０ｃｍの領域の外面を顕微鏡観察して１箇所もオレンジピールを観測できない場合は発生無し、１箇所でも確認できた場合は発生した、と判断した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す結果から平均結晶粒８０μｍの結晶粒組織を有する内面溝付螺旋管であるならば、オレンジピールの発生が無く、表面の滑らかな管とすることができる。表１の結果では平均結晶粒径７０～８０μｍの内面螺旋溝付管においてオレンジピールの発生がなかった。
　次に、以下の表２に示す押出素管を用いて内面螺旋溝付管を上述と同様の製造方法により作製し、それぞれの試料の押出素管の状態での平均結晶粒径（μｍ）、内面螺旋溝付管の平均結晶粒径（μｍ）、オレンジピール発生の有無、加工後内周面の平均溝倒れ角度（゜）、拡管率（％）について測定し、評価した。拡管率は、拡管試験前後における外径拡管率（分母は拡管前）を示す。
また、内面螺旋溝付管の長手方向と垂直にカットした試料の断面をＣＣＤカメラで観察し、フィンの倒れ角を計測した。フィンの倒れ角θ２は、図１４に示すようにフィン付け根部両端に亘る直線Ｌ１を引き、直線Ｌ１の中央部ｂから円中心方向（内面螺旋溝付管中心方向）に垂線を作図し、それがフィン頂辺と交わる点をｃとし、頂辺中央部ａより、角ａｂｃを計測した。フィンの傾きの計測は任意に切り出したそれぞれの内面螺旋溝付管の断面３視野のそれぞれから適当に８か所を計測し、計２４か所の平均値を求めた。
　図１４に示す４つのフィン１１ｃにおいて、左側に記載した３つのフィン１１ｃは変形していない状態を示し、右側に記載した１つのフィン１１ｃが変形したフィンを例示している。図１４の右側のフィン１１ｃは変形しているので、倒れ角θ２を角ａｂｃから計測できるが、左側のフィン１１ｃは変形していないので、直線Ｌ１の中央部ｂから円中心方向に形成した垂線上に頂辺中央部ａが位置するので、この場合のフィン倒れ角θ２は０゜となる。なお、図１４は、フィン頂角を例示するために作図したものであり、通常は複数のフィン１１ｃにフィン倒れが生じる。また、図１４に参考としてフィン頂角θ１を表記しておく。
　拡管試験は、１００ｋＮ引張試験機を用い、その上チャック部に拡管プラグを取り付け、下ベース上に内面螺旋溝付管をプラグ挿入方向と平行に支持するための専用台を設置し圧縮試験モードで行なった。拡管試験を行った後に内面螺旋溝付管１１Ｒを容易に取り出すことができる様に構成された拡管試験用の内面螺旋溝付管の保持治具７０と、当該内面螺旋溝付管の保持治具７０を用いた拡管試験の手順を図１５Ａ～図１５Ｄに示す。
　内面螺旋溝付管の保持治具７０は、支持台７４、第１保持部材７１、並びに第２保持部材７２から概略構成されている。図１５Ａに示すように、支持台７４は、この内面螺旋溝付管の保持治具７０を設置する設置面に固定されており、当該支持台７４に、ブロック状の第１保持部材７１が固定されている。また、図１５Ｂに示すように、第２保持部材７２は、第１保持部材７１と同様にブロック状に形成され、第１保持部材７１に着脱自在に重ね合わせ可能に構成されている。
　第１保持部材７１及び第２保持部材７２には、それぞれ断面形状が半円の溝７１Ａ、７２Ａが鉛直方向に延びるように形成されている。第１保持部材７１と第２保持部材７２を重ね合わせると、これらの溝７１Ａ、７２Ａが一つの孔７３を構成する。
　支持台７４には、第１保持部材７１及び、第２保持部材７２の幅と一致するスライド溝７４ａが形成されており、このスライド溝上に第１保持部材７１及び第２保持部材７２を載置することによって、これらの幅方向の位置合わせが可能となる。即ち、第１保持部材７１、及び第２保持部材７２に設けられた溝７１Ａ、７２Ａ同士の位置合わせは、前記スライド溝７４ａにより容易に行うことができる。
　図１５Ａに示すように、第１保持部材７１には、螺子孔７１ａが設けられている。図１５Ｂに示すように、第２保持部材７２を重ね合わせた後に第２保持部材側から、前記螺子孔３１ａに固定ボルト３２ａを螺着することで、第１保持部材７１と第２保持部材７２を固定することができる。
　この拡管試験用の内面螺旋溝付管の保持治具７０を用いて行う拡管試験の手順を説明する。まず、図１５Ａ、Ｂに示すように、第１保持部材７１と第２保持部材７２を重ね合わせて固定する。これにより、第１保持部材７１と第２保持部材７２の境界部に孔７３が形成される。
　次に図１５Ｃに示すように、前記孔７３に内面螺旋溝付管１１Ｒを挿入する。なお、前記孔７３の内径は、内面螺旋溝付管１１Ｒの外径よりも十分に大きく形成されており、上方から容易に挿入することができる。
　次に図１５Ｄに示すように、拡管プラグ７６を挿入することで、内面螺旋溝付管１１Ｒを拡管する。
　最後に、固定ボルト７２ａを取り外し、第１保持部材７１と第２保持部材７２を開くことで、拡管された内面螺旋溝付管１１Ｒを取り出し、これを観察する。
　上述した内面螺旋溝付管１１Ｒ及び拡管プラグ７６と、図１５Ａ～図１５Ｄに示す内面螺旋溝付管の保持治具７０を用いて、拡管試験を行った。なお、今回の拡管試験において用いる拡管プラグ７６の最外径部の直径は、５．９ｍｍのものを用いた。また、拡管プラグ７６は、超硬合金からなるものを用いる。
　また、拡管プラグ７６の挿入速度は、２８５ｍｍ／ｍｉｎとした。
　内面螺旋溝付管１１Ｒに拡管プラグ７６を挿入する際の、拡管プラグ７６の軸回転駆動に関しては、内面螺旋溝付管１１Ｒの内面フィン１１ｂの螺旋方向に対し同方向の軸回転を付加する場合と、逆方向の軸回転を付加する場合と、軸回転を付加しない場合とをそれぞれ行った。
　拡管プラグ７６の軸回転速度は、７．５ｒｐｍ、１２ｒｐｍ、３０ｒｐｍに設定して、それぞれの軸回転方向に対して試験を行った。なお、当然のことながら、回転を付加しない場合においては、軸回転速度は０ｒｐｍである。また、内面螺旋溝付管１１Ｒの内周面と拡管プラグ７６との潤滑油として、エヌ・エスルブリカンツ株式会社製のＲＦ－５２０を使用した。
　拡管を行う内面螺旋溝付管１１Ｒの長さは１２５ｍｍであり、このうち９５ｍｍを拡管ストロークとして拡管試験を行った。尚、プラグを内面螺旋溝付管から抜く際、試料が付いてこないようにセットした内面螺旋溝付管の下から２０ｍｍ位置に固定孔を設け、ホルダーにセット後、ホルダー側からピンを挿入し固定した。
　以下の表２にオレンジピール発生の有無について、試験に用いた押出素管と加工熱処理後の内面螺旋溝付管の平均結晶粒径の大きさ等について示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示す結果から、平均結晶粒径８０μｍ以下の押出素管（試料Ｎｏ.１、２、３）を用いるならば、加工後の内面螺旋溝付管について、平均結晶粒径１２０μｍ以下にすることができた。これらの試料はオレンジピールの発生も見られず、フィン倒れ角度も１゜以下に制御できた。
　これらの試料に対し、Ｎｏ.４、５、６の試料は平均結晶粒径８０μｍを超えた試料であるが、オレンジピールの発生が見られ、フィン倒れ角も１゜を超えて大きくなった。
　フィン倒れ角が大きい場合、内面螺旋溝付管を拡管プラグにより拡管して熱交換器を組み立てる場合、拡管プラグが作用させる拡管力が倒れた内面フィンを更に倒すように作用し易くなる。この状態になると、内面フィンが更に倒れるように変形する結果、内面螺旋溝付管の拡管不足となり、熱交換器の製造に支障を来す。例えば、熱交換器を内面螺旋溝付管と外部のフィンとで構成する場合、外部のフィンに形成した透孔に内面螺旋溝付管を挿通し、内面螺旋溝付管を拡管することにより熱交換器を組み立てるが、拡管不足となると、外部フィンと内面螺旋溝付管との密着性が劣ることとなり、熱交換性能が低下することとなる。
（実施例２）
　外径８．５ｍｍ、内径７．５ｍｍ、内面にストレート溝が周方向に一定間隔で３６条形成された３００３アルミニウム合金の押出素管を用い、図７Ａおよび図７Ｂに示す構造の製造装置５０を用いて内面螺旋溝付管の製造を行った。
　押出素管の内面溝形状は、溝の高さが０．２２ｍｍ、フィン頂角１０゜であり、押出素管の平均結晶粒径は、３０～１４０μｍである。
これらの押出素管を巻出ドラムに巻きつけ、ライン速度５ｍ／ｍｉｎで巻き出しし、その巻出ドラムごと支持体を７７ｒｐｍの回転速度で回転させて１５°の捻じり角を素管に付与した。引抜きダイスは孔径７．０ｍｍとし１８％の引抜きを行った。捻じり、引抜きされた外径φ７．０ｍｍの内面螺旋溝付管を巻き取りドラムに巻き取った。前方、後方張力は２０ｋｇｆで実施した。作製したそれぞれの内面螺旋溝付管に、Ｏ材化のための焼き鈍し（Ｏ材化処理）を目的に４１０℃×４ｈの熱処理を実施した。
　作製したそれぞれの内面螺旋溝付管について、目視で外周側にオレンジピールが発生しているか否かについて観察した。オレンジピール発生の有無は、得られた螺旋溝付き管の長さ３０ｃｍの領域の外面を顕微鏡観察して１箇所もオレンジピールを観測できない場合は発生無し、１箇所でも確認できた場合は発生した、と判断した。評価方法の詳細は前述の通り。各試料の試験結果を以下の表３に示す。
　また、得られた内面螺旋溝付管の外周について、表面粗さ（Ｒｍａｘ）を二次元粗さ計（サーフコム１４００Ｄ：株式会社東京精密）で測定した。パラメータ算出はＪＩＳ’９４規格を選定し、最小二乗直線補正を入れ、試料の傾斜をキャンセルした上で、測定長４ｍｍ、測定速度を０．３ｍｍ／ｓ、測定レンジ±４００．０μｍで計測した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示す試料Ｎｏ.９の内面螺旋溝付管の断面の金属組織写真を図１６Ａに示し、同試料Ｎｏ.９の内面螺旋溝付管の外観であってオレンジピールを生じていない状態を図１７Ａに示す。図１８に試料Ｎｏ.１１の比較例で得られたオレンジピールのある内面螺旋溝付管の外観を示す。
　図１６Ａに示す実施例の内面螺旋溝付管は、得られた螺旋溝と溝間に形成されているフィンの形状が整っており、目的の形状のフィン及び螺旋溝を形成できた。また、図１７Ａに示すように内面螺旋溝付管の表面にオレンジピールなどの肌荒れは観察できなかった。
　これに対し、図１８に示す比較例の８０μｍ超えの内面螺旋溝付管は、表面にオレンジピールと表される肌荒れを確認できた。
　図１９Ａおよび図１９Ｂは、本発明に係る内面螺旋溝付管を備えた熱交換器８０の一例を示す概略図であり、冷媒を通過させるチューブとして内面螺旋溝付管８１を蛇行させて設け、この内面螺旋溝付管８１の周囲に複数のアルミニウム合金製フィン材８２を平行に配設した構造である。内面螺旋溝付管８１は、平行に配設したフィン材８２を貫通するように設けた複数の透孔を通過するように設けられている。
　図１９Ａおよび図１９Ｂに示す熱交換器の構造において内面螺旋溝付管８１は、フィン材８２を直線状に貫通する複数のＵ字状の主管８１Ａと、隣接する主管８１Ａの隣り合う端部開口どうしをＵ字形のエルボ管８１Ｂで図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように接続してなる。また、フィン材８２を貫通している内面螺旋溝付管８１の一方の端部側に冷媒の入口部８６が形成され、内面螺旋溝付管８１の他方の端部側に冷媒の出口部８７が形成されることで図１９Ａおよび図１９Ｂに示す熱交換器８０が構成されている。
　図１９Ａおよび図１９Ｂに示す熱交換器８０は、フィン材８２のそれぞれに形成した透孔を貫通するように内面螺旋溝付管８１を設け、フィン材８２の透孔に挿通後、拡管プラグにより内面螺旋溝付管８１の外径を押し広げて内面螺旋溝付管８１とフィン材８２を機械的に一体化することで組み立てられている。
　図１９Ａおよび図１９Ｂに示す熱交換器８０に内面螺旋溝付管８１を適用することで、熱交換効率の良好な熱交換器８０を提供することができる。
（実施例３）
　　外径１０ｍｍ、内径８．８６ｍｍ、内面に直線溝が形成された３００３アルミニウム合金の押出素管を用いて内面螺旋溝付管の製造を行った。
　押出素管は金属組織および平均結晶粒サイズを変量した。
　用いた押出素管は、内面のストレート溝の数を３６条、これらストレート溝により形成されるフィンの高さを０．２６ｍｍ、フィン頂角を１０゜とした。
　これらの押出素管を用いて、巻き取りロールの径を直径２０～７６０ｍｍの範囲で変量し、それぞれの巻き取りロールで、巻き取りピッチ１５ｍｍで巻き取った後に、そのコイル状に形成されたコイル状管材のコイル軸線上に沿って引き延ばした（引張り工程）。また、引張り工程は、巻き取りロールから３巻分送り出されたコイル状管材の下側端部を２５０℃に加熱された加熱炉内でストレッチャーにより矯正を加えた後、ある程度、直管状に伸ばした後に、常温まで温度の下がった管材を二対のピンチロール間で１～２ｋＮの張力を付与しながら直管状に矯正した。また、管材の外周面には、予め、その長手方向に沿って直線状のマーキングを行い、図８に示すように、マーキングラインＬが１周分捻れた時の長手方向の長さ（捻り周期Ｂ）を計測した。捻れ角θは、図９に示すように、管材の直径の長さＡと捻り周期Ｂとにより算出した。図１０に、以上のように実施して得られた巻き取りロール直径（巻き取り径）と捻れ角との関係を示す。
　図１０に示すように、例えば、φ１６０ｍｍの巻き取り径では、１回に約３°の捻れ角を生じさせることができる。巻き取り径が小さくなるにつれて捻れ角は増加し、巻き取り径に応じた捻れ角を有する内面螺旋溝付管の製造が可能である。また、製造された各内面螺旋溝付管について、管の長手方向に切り開いて内面に形成された螺旋溝の周期を確認したところ、内面の螺旋溝の周期と、マーキングラインの捻り周期Ｂとは一致していた。
　次に、前記管材と１６０ｍｍの巻き取りロールを用いて、巻き取り工程と引張り工程とを７回繰り返すことにより内面螺旋溝付管の製造を行った。
　先ず、巻き取りロール上に巻き取りピッチ１５ｍｍで巻き取りを行った後に、そのコイル状管材を引き伸ばし、これら巻き取り工程と引張り工程とを３回ずつ繰り返した後に、φ８ｍｍの中空孔を有する引抜きダイスで引抜きし、扁平率１１８％まで潰れた管材を再び扁平率１０３％の真円に回復させた（引抜き工程）。その後、３５０℃で４時間の中間焼鈍を行い（熱処理工程）、再度、φ１６０ｍｍの巻き取りロールにより巻き取りピッチ１２ｍｍで巻き取りを実施した。巻き取り工程と引張り工程とを３回ずつ行った後、φ７．５ｍｍの中空孔を有する引抜きダイスで引抜きを行い、３５０℃で４時間の熱処理を行った。
　次いで、φ１６０ｍｍの巻き取りロールにて巻き取りピッチ１１．２５ｍｍで巻き取りを実施し、巻き取り工程と引張り工程とを１回ずつ行った。最後にφ７．２ｍｍの中空孔の引抜きダイスで引抜きを行い、最終的に捻れ角２０°の内面螺旋溝付管を製造した。
　巻き取り速度および抜取り速度は３０ｍ／ｍｉｎとした。また、引張り工程は、巻き取りロール上から送り出された３巻分のコイル状の管材の下側端部をストレッチャーにより矯正を加え、ある程度、直管状に伸ばした後、二対のピンチロール間で１～２ｋＮの張力を負荷しながら直管状に矯正した。
　巻き取り工程と引張り工程とを３回ずつ繰り返す毎に、引抜き工程を行うことで、扁平した管材の真円度を回復させ、また、真円度の矯正後の管材を加熱することで、ひずみを除去することができる。これにより、さらに繰り返して巻き取り工程と引張り工程とを実施することができ、最終的に外径７．２ｍｍ、内径６ｍｍ、フィン頂角１０゜、フィン高さ０．２６ｍｍ、底肉厚０．６ｍｍ、螺旋溝幅０．２６ｍｍ、捻れ角２０°の内面螺旋溝付管を製造することができた。
　以上の工程により得られた内面螺旋溝付管において、金属組織を全面繊維状組織に形成した押出素管を用いて得られた内面螺旋溝付管の断面の金属組織の拡大を図１１Ｄに示し、同内面螺旋溝付管の一部を切り開いた状態を図１１Ｅに示し、同内面螺旋溝付管の横断面の溝形状を図１１Ｆに示す。また、平均結晶粒サイズが１４０μｍの結晶粒組織を有する押出素管を用いて得られた内面螺旋溝付管の断面の金属組織の拡大を図１２Ａに示し、同内面螺旋溝付管の一部を切り開いた状態を図１２Ｂに示し、同内面螺旋溝付管の横断面の溝形状を図１２Ｃに示す。
　図１１Ｄ～図１１Ｆに示す実施例の内面螺旋溝付管は、得られた螺旋溝と溝間に形成されているフィンの形状が整っており、目的の形状のフィン及び螺旋溝を形成できた。また、内面螺旋溝付管の表面にオレンジピールなどの肌荒れは観察できなかった。図１３Ｃに実施例の内面螺旋溝付管の表面状態を示すが、表面は平滑な状態であることがわかる。
これに対し、図１２Ａ～１２Ｃに示す比較例の内面螺旋溝付管は、フィンの形状が不揃いであり、フィンの一部が折れ曲がる等、フィン形状が崩れていた。また、図１２Ａに示す組織写真のように結晶粒が大きく、溝とフィンの一部を結晶粒が形作っているので、結晶粒が一部脱落してフィンの形状が一部欠落している箇所を複数確認できた。図１２Ｂに比較例の内面螺旋溝付管の表面状態を示すがオレンジピールの発生を含めて表面が肌荒れ状態であることが分かる。
　図１３Ｂ～１３Ｃは実施例の内面螺旋溝付管と比較例の内面螺旋溝付管について、表面の状態を対比して示す図であり、図１３Ｃに示すように実施例で得られた内面螺旋溝付管はオレンジピールの発生が見られず、滑らかな表面状態を示している。これに対し図１３Ｂに示すように比較例の内面螺旋溝付管はオレンジピールが発生し、表面に肌荒れが見られた。
　以上の比較から、金属組織を全面繊維状組織に形成した押出素管を用いて得られた内面螺旋溝付管の方がフィン形状が整っていることが明かであり、表面性状にも優れていることが明かである。
　次に、以下の表４に示す押出素管を用いて内面螺旋溝付管を上述と同様の製造方法により作製し、それぞれの試料の押出素管の状態での平均結晶粒径（μｍ）、内面螺旋溝付管の平均結晶粒径（μｍ）、オレンジピール発生の有無、加工後内周面の平均溝倒れ角度（゜）、拡管率（％）について測定し、評価した。
　内面螺旋溝付管の拡管に際し、実施例で得られた内面螺旋溝付管に対し、３５０℃×４ｈの熱処理（焼鈍）を行った。
　また、内面螺旋溝付管の長手方向と垂直にカットした試料の断面をＣＣＤカメラで観察し、フィンの倒れ角を計測した。フィンの倒れ角θ２は、図１４に示すようにフィン付け根部両端に亘る直線Ｌ１を引き、直線Ｌ１の中央部ｂから円中心方向（内面螺旋溝付管中心方向）に垂線を作図し、それがフィン頂辺と交わる点をｃとし、頂辺中央部ａより、角ａｂｃを計測した。フィンの傾きの計測は任意に切り出したそれぞれの内面螺旋溝付管の断面３視野のそれぞれから適当に８か所を計測し、計２４か所の平均値を求めた。
　図１４に示す４つのフィン１１ｃにおいて、左側に記載した３つのフィン１１ｃは変形していない状態を示し、右側に記載した１つのフィン１１ｃが変形したフィンを例示している。図１４の右側のフィン１１ｂは変形しているので、倒れ角θ２を角ａｂｃから計測できるが、左側のフィン１１ｃは変形していないので、直線Ｌ１の中央部ｂから円中心方向に形成した垂線上に頂辺中央部ａが位置するので、この場合のフィン倒れ角θ２は０゜となる。なお、図１４は、フィン頂角を例示するために作図したものであり、通常は複数のフィン１１ｃにフィン倒れが生じる。また、図１４に参考としてフィン頂角θ１を表記しておく。
　拡管試験は、１００ｋＮ引張試験機を用い、その上チャック部に拡管プラグを取り付け、下ベース上に内面螺旋溝付管をプラグ挿入方向と平行に支持するための専用台を設置し圧縮試験モードで行なった。拡管試験を行った後に内面螺旋溝付管１１Ｒを容易に取り出すことができる様に構成された拡管試験用の内面螺旋溝付管の保持治具７０と、当該内面螺旋溝付管の保持治具７０を用いた拡管試験の手順を図１５Ａ～１５Ｄに示す。
　内面螺旋溝付管の保持治具７０は、支持台７４、第１保持部材７１、並びに第２保持部材７２から概略構成されている。図１５Ａに示すように、支持台７４は、この内面螺旋溝付管の保持治具７０を設置する設置面に固定されており、当該支持台７４に、ブロック状の第１保持部材７１が固定されている。また、図１５Ｂに示すように、第２保持部材７２は、第１保持部材７１と同様にブロック状に形成され、第１保持部材７１に着脱自在に重ね合わせ可能に構成されている。
　第１保持部材７１及び第２保持部材７２には、それぞれ断面形状が半円の溝７１Ａ、７２Ａが鉛直方向に延びるように形成されている。第１保持部材７１と第２保持部材７２を重ね合わせると、これらの溝７１Ａ、７２Ａが一つの孔７３を構成する。
　支持台７４には、第１保持部材７１及び、第２保持部材７２の幅と一致するスライド溝７４ａが形成されており、このスライド溝上に第１保持部材７１及び第２保持部材７２を載置することによって、これらの幅方向の位置合わせが可能となる。即ち、第１保持部材７１、及び第２保持部材７２に設けられた溝７１Ａ、７２Ａ同士の位置合わせは、前記スライド溝７４ａにより容易に行うことができる。
　図１５Ａに示すように、第１保持部材７１には、螺子孔７１ａが設けられている。図１５Ｂに示すように、第２保持部材７２を重ね合わせた後に第２保持部材側から、前記螺子孔３１ａに固定ボルト３２ａを螺着することで、第１保持部材７１と第２保持部材７２を固定することができる。
　この拡管試験用の内面螺旋溝付管の保持治具７０を用いて行う拡管試験の手順を説明する。まず、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、第１保持部材７１と第２保持部材７２を重ね合わせて固定する。これにより、第１保持部材７１と第２保持部材７２の境界部に孔７３が形成される。
　次に図１５Ｃに示すように、前記孔７３に内面螺旋溝付管１１Ｒを挿入する。なお、前記孔７３の内径は、内面螺旋溝付管１１Ｒの外径よりも十分に大きく形成されており、上方から容易に挿入することができる。
　次に図１５Ｄに示すように、拡管プラグ７６を挿入することで、内面螺旋溝付管１１Ｒを拡管する。
　最後に、固定ボルト７２ａを取り外し、第１保持部材７１と第２保持部材７２を開くことで、拡管された内面螺旋溝付管１１Ｒを取り出し、これを観察する。
　上述した内面螺旋溝付管１１Ｒ及び拡管プラグ７６と、図１５Ａ～図１５Ｄに示す内面螺旋溝付管の保持治具７０を用いて、拡管試験を行った。なお、今回の拡管試験において用いる拡管プラグ７６の最外径部の直径は、５．９ｍｍのものを用いた。また、拡管プラグ７６は、超硬合金からなるものを用いる。
　また、拡管プラグ７６の挿入速度は、２８５ｍｍ／ｍｉｎとした。
　内面螺旋溝付管１１Ｒの内周面と拡管プラグ７６との潤滑油として、エヌ・エスルブリカンツ株式会社製のＲＦ－５２０を使用した。
　拡管を行う内面螺旋溝付管１１Ｒの長さは１２５ｍｍであり、このうち９５ｍｍを拡管ストロークとして拡管試験を行った。尚、プラグを内面螺旋溝付管から抜く際、試料が付いてこないようにセットした内面螺旋溝付管の下から２０ｍｍ位置に固定孔を設け、ホルダーにセット後、ホルダー側からピンを挿入し固定した。
　以下の表４にオレンジピール発生の有無について、試験に用いた押出素管と加工熱処理後の内面螺旋溝付管の平均結晶粒径の大きさ等について示す。
　作製したそれぞれの内面螺旋溝付管について、目視で外周側にオレンジピールが発生しているか否かについて観察した。オレンジピール発生の有無は、得られた螺旋溝付き管の長さ３０ｃｍの領域の外面を顕微鏡観察して１箇所もオレンジピールを観測できない場合は発生無し、１箇所でも確認できた場合は発生した、と判断した。評価方法の詳細は前述の通り。各試料の試験結果を以下の表５に示す。
　また、得られた内面螺旋溝付管の外周について、表面粗さ（Ｒｍａｘ）を二次元粗さ計（サーフコム１４００Ｄ：株式会社東京精密）で測定した。パラメータ算出はＪＩＳ’９４規格を選定し、最小二乗直線補正を入れ、試料の傾斜をキャンセルした上で、測定長４ｍｍ、測定速度を０．３ｍｍ／ｓ、測定レンジ±４００．０μｍで計測した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４に示す結果から、全面ファイバー組織、両面表層３％再結晶（残部ファイバー組織）、両面表層５％再結晶組織（残部ファイバー組織）の押出素管（試料Ｎｏ.１３、１４、１５）を用いるならば、加工後の内面螺旋溝付管について、平均結晶粒径８０μｍ以下にすることができた。これらの試料はオレンジピールの発生も見られず、フィン倒れ角度も０.４゜以下に制御できた。
　これらの試料に対し、Ｎｏ.１６、１７、１８の試料は平均結晶粒径８０μｍを超えた試料あるいは両面表層８％再結晶組織の試料であるが、オレンジピールの発生が見られ、フィン倒れ角も１゜を超えて大きくなった。
　フィン倒れ角が大きい場合、内面螺旋溝付管を拡管プラグにより拡管して熱交換器を組み立てる場合、拡管プラグが作用させる拡管力が倒れた内面フィンを更に倒すように作用し易くなる。この状態になると、内面フィンが更に倒れるように変形する結果、内面螺旋溝付管の拡管不足となり、熱交換器の製造に支障を来す。例えば、熱交換器を内面螺旋溝付管と外部のフィンとで構成する場合、外部のフィンに形成した透孔に内面螺旋溝付管を挿通し、内面螺旋溝付管を拡管することにより熱交換器を組み立てるが、拡管不足となると、外部フィンと内面螺旋溝付管との密着性が劣ることとなり、熱交換性能が低下することとなる。
（実施例４）
　外径８．５ｍｍ、内径７．５ｍｍ、内面にストレート溝が周方向に一定間隔で３６条形成された３００３アルミニウム合金の押出素管を用い、図７Ａおよび図７Ｂに示す構造の製造装置５０を用いて内面螺旋溝付管の製造を行った。
　押出素管の内面溝形状は、溝の高さが０．２２ｍｍ、フィン頂角１０゜であり、押出素管の平均結晶粒径は、３０～１４０μｍである。
これらの押出素管を巻出ドラムに巻きつけ、ライン速度５ｍ／ｍｉｎで巻き出しし、その巻出ドラムごと支持体を７７ｒｐｍの回転速度で回転させて１５°の捻じり角を素管に付与した。引抜きダイスは孔径７．０ｍｍとし１８％の引抜きを行った。捻じり、引抜きされた外径φ７．０ｍｍの内面螺旋溝付管を巻き取りドラムに巻き取った。前方、後方張力は２０ｋｇｆで実施した。作製したそれぞれの内面螺旋溝付管に、Ｏ材化のための焼き鈍し（Ｏ材化処理）を目的に４１０℃×４ｈの熱処理を実施した。
　得られたそれぞれの内面螺旋溝付管について、実施例３の場合と同様にオレンジピール発生の有無を確認し、得られた内面螺旋溝付管の外周について、実施例３の場合と同様に表面粗さ（Ｒｍａｘ）について二次元粗さ計（サーフコム１４００Ｄ：株式会社東京精密）で測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５に示す結果から、全面ファイバー組織、両面表層３％再結晶（残部ファイバー組織）、両面表層５％再結晶組織（残部ファイバー組織）の押出素管（試料Ｎｏ.１９、２０、２１）を用いるならば、加工後の内面螺旋溝付管について、平均結晶粒径８０μｍ以下（例えば、６０μｍ以下）にすることができた。これらの試料はオレンジピールの発生も見られず、フィン倒れ角度も１゜以下、例えば０．２゜以下に制御できた。
　これらの試料に対し、Ｎｏ.２２、２３、２４の試料は平均結晶粒径１２０μｍを超えた試料、両面表層８％再結晶の試料であるが、オレンジピールの発生が見られ、フィン倒れ角も９゜を超えて著しく大きくなった。
　フィン倒れ角が大きい場合、内面螺旋溝付管を拡管プラグにより拡管して熱交換器を組み立てる場合、拡管プラグが作用させる拡管力が倒れた内面フィンを更に倒すように作用し易くなる。この状態になると、内面フィンが更に倒れるように変形する結果、内面螺旋溝付管の拡管不足となり、熱交換器の製造に支障を来す。例えば、熱交換器を内面螺旋溝付管と外部のフィンとで構成する場合、外部のフィンに形成した透孔に内面螺旋溝付管を挿通し、内面螺旋溝付管を拡管することにより熱交換器を組み立てるが、拡管不足となると、外部フィンと内面螺旋溝付管との密着性が劣ることとなり、熱交換性能が低下することとなる。
　表５に示す試料Ｎｏ.２１の内面螺旋溝付管の断面の金属組織写真を図１６Ｂに示し、同試料Ｎｏ.２１の内面螺旋溝付管の外観であってオレンジピールを生じていない状態を図１７Ｂに示す。図１８に試料Ｎｏ.２４の比較例で得られたオレンジピールのある内面螺旋溝付管の外観を示す。
　図１６Ｂに示す実施例の内面螺旋溝付管は、得られた螺旋溝と溝間に形成されているフィンの形状が整っており、目的の形状のフィン及び螺旋溝を形成できた。また、図１７Ｂに示すように内面螺旋溝付管の表面にオレンジピールなどの肌荒れは観察できなかった。
　また、繊維状組織の内面螺旋溝付管にＯ材化のための焼鈍（熱処理）を施すと、図１６Ａに示す平均結晶粒径８０μｍ以下の結晶粒からなる金属組織にできることも判った。
　これに対し、図１８に示す比較例Ｎｏ.１２の両面表層８％再結晶の内面螺旋溝付管は、表面にオレンジピールと表される肌荒れを確認できた。
　図１９Ａおよび図１９Ｂは、本発明に係る内面螺旋溝付管を備えた熱交換器８０の一例を示す概略図であり、冷媒を通過させるチューブとして内面螺旋溝付管８１を蛇行させて設け、この内面螺旋溝付管８１の周囲に複数のアルミニウム合金製フィン材８２を平行に配設した構造である。内面螺旋溝付管８１は、平行に配設したフィン材８２を貫通するように設けた複数の透孔を通過するように設けられている。
　図１９Ａおよび図１９Ｂに示す熱交換器の構造において内面螺旋溝付管８１は、フィン材８２を直線状に貫通する複数のＵ字状の主管８１Ａと、隣接する主管８１Ａの隣り合う端部開口どうしをＵ字形のエルボ管８１Ｂで図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように接続してなる。また、フィン材８２を貫通している内面螺旋溝付管８１の一方の端部側に冷媒の入口部８６が形成され、内面螺旋溝付管８１の他方の端部側に冷媒の出口部８７が形成されることで図１９Ａおよび図１９Ｂに示す熱交換器８０が構成されている。
　図１９Ａおよび図１９Ｂに示す熱交換器８０は、フィン材８２のそれぞれに形成した透孔を貫通するように内面螺旋溝付管８１を設け、フィン材８２の透孔に挿通後、拡管プラグにより内面螺旋溝付管８１の外径を押し広げて内面螺旋溝付管８１とフィン材８２を機械的に一体化することで組み立てられている。
　図１９Ａおよび図１９Ｂに示す熱交換器８０に内面螺旋溝付管８１を適用することで、熱交換効率の良好な熱交換器８０を提供することができる。
　外周面の肌あれがなく、拡管した際のフィンとの密着性に優れ、且つ、内面側の溝形状の傾きが小さく、Ｏ材化のための焼き鈍し後においても拡管性に優れるアルミニウム製内面螺旋溝付管を提供できる。この螺旋溝付管は、より安価で、軽量であり、リサイクル性の高い熱交換器の伝熱管等へ適用することができる。
　１００　　内面螺旋溝付管の製造装置
　１１　　押出素管
　１１ａ　　ストレート溝
　１１ｂ　　フィン
　１１Ｅ　　矯正後の内面螺旋溝付管
　１１Ｒ　　内面螺旋溝付管
　２０、２８　　巻き取り手段
　２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ　　巻き取りロール
　２２　　送りロール
　２３　　ガイド板
　２４　　押さえロール
　２５　　モーター
　２６　　軸線
　３０　　引張り手段
　３１　　ストレッチャー
　３２　　ピンチロール
　３３　　加熱炉（加熱手段）
　４０　　引抜き手段
　４９　　熱処理手段
　５０　　製造装置
　５１　　巻出ドラム
　５２　　回転手段
　５３　　引抜ダイス
　５４　　ブレーキ装置
　５５　　巻取ドラム（巻取装置）
　５６　　ボビン
　５７　　支持枠（支持体）
　５８、５９　　支持軸
　６０　　脚部

Claims (27)

  1. 　内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝が周方向に間隔をおいて形成されたアルミニウム合金製の押出素管に直接捻じり加工を付与して製造された内面螺旋溝付管であって、その結晶粒組織において平均結晶粒サイズが１２０μｍ以下であることを特徴とする内面螺旋溝付管。
  2. 　前記１２０μｍ以下の平均結晶粒サイズが、焼き鈍し後に達成された平均結晶粒サイズであることを特徴とする請求項１に記載の内面螺旋溝付管。
  3. 　内面の螺旋溝に沿って形成されているフィンのフィン倒れ角が１゜以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内面螺旋溝付管。
  4. 　外面に表面粗さ（Ｒｍａｘ）１５μｍを超える段差として定義されるオレンジピールが無いことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管。
  5. 　前記、内面螺旋溝付管において、その製造に用いた押出素管の結晶粒組織について平均結晶粒サイズが８０μｍ以下であることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管。
  6. 　内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝が周方向に間隔をおいて形成され、これらストレート溝間にフィンが形成されたアルミニウム製の押出素管を、巻き取りロールにコイル状に巻き取ってコイル状管材を形成し、該コイル状管材を直管状に引き伸ばして該管材に捻りを加え、該管材を引抜ダイスにより引き抜き、更に焼き鈍した後の平均結晶粒サイズが１２０μｍ以下であることを特徴とする内面螺旋溝付管の製造方法。
  7. 　前記内面螺旋溝付管を製造するために、平均結晶粒径が８０μｍ以下である押出素管を用いることを特徴とする請求項６に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
  8. 　前記巻き取りと前記引張りとを交互に複数回行うことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
  9. 　内面に長さ方向に複数のストレート溝が円周方向に間隔をおいて形成され、これらストレート溝間にフィンが形成されたアルミニウム製の押出素管を、引抜きダイスに入る手前で捻じりつつ引抜きダイスの縮径部で縮径して引抜きし、引抜きと捻じり加工を同時に行い、焼き鈍し後の平均結晶粒サイズを１２０μｍ以下とすることを特徴とする内面螺旋溝付管の製造方法。
  10. 　前記引抜きと捻じり加工を同時に行うに際し、捻じり加工される押出素管をボビンから巻き出した後、最初に引抜きダイスに通すことを特徴とする請求項９に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
  11. 　前記引抜きと捻じり加工を同時に行うに際し、加工中の押出素管に前方張力と後方張力を付与することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
  12. 　請求項１～請求項５の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管とフィンが一体化されてなることを特徴とする熱交換器。
  13. 　内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝が周方向に間隔をおいて形成されたアルミニウム合金製の押出素管を巻き付け支持するドラムと、このドラムを周回りに回転自在に支持する支持体と、この支持体を前記ドラムから引き出した前記押出素管の周方向に回転自在に支持する回転手段と、前記ドラムから引き出した前記押出素管を巻き取る巻取装置と、前記ドラムと前記巻取装置の間に設けられたダイスとを具備し、前記ドラムから引き出した前記押出素管を直に前記ダイスに通しつつ前記回転手段により前記押出素管を回転させて捻る機能を備えた内面螺旋溝付管の製造装置。
  14. 　前記ドラムの回転を規制し、前記ダイス手前側の前記押出素管に後方張力を付加する機能と、前記巻取装置による巻取力の調整により前記ダイスを通過した前記押出素管に前方張力を付加する機能を備えた請求項１３に記載の内面螺旋溝付管の製造装置。
  15. 　内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝が周方向に間隔をおいて形成されたアルミニウム製の押出素管に直接捻じり加工を付与して製造された螺旋溝付管であって、
    　金属組織が全て管の長さ方向に沿う繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織とされたことを特徴とする内面螺旋溝付管。
  16. 　前記押出素管の金属組織が該押出素管の長さ方向に沿う繊維状組織または表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織でそれ以外は繊維状組織であることを特徴とする請求項１５に記載の内面螺旋溝付管。
  17. 　焼き鈍しにより前記繊維状組織が平均結晶粒径８０μｍ以下の結晶粒組織とされたことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の内面螺旋溝付管。
  18. 　前記押出素管の金属組織について全て押出素管の長さ方向に沿う繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織とされたことを特徴とする請求項１５～請求項１７のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管。
  19. 　内面の螺旋溝に沿って形成されているフィンのフィン倒れ角が１゜以下であることを特徴とする請求項１５～請求項１８のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管。
  20. 　外面に表面粗さ（Ｒｍａｘ）１５μｍを超える段差として定義されるオレンジピールが無いことを特徴とする請求項１５～請求項１９のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管。
  21. 　内面に長さ方向に沿う複数のストレート溝が周方向に間隔をおいて形成され、これらストレート溝間にフィンが形成されたアルミニウム製の押出素管を、巻き取りロールにコイル状に巻き取ってコイル状管材を形成し、該コイル状管材を直管状に引き伸ばして該管材に捻りを加え、該管材を引抜ダイスにより引き抜くことにより金属組織を全て繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織の内面螺旋溝付管とすることを特徴とする内面螺旋溝付管の製造方法。
  22. 　前記押出素管としてその金属組織が該押出素管の長さ方向に沿う繊維状組織または表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織でそれ以外は繊維状組織である押出素管を用いることを特徴とする請求項２１に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
  23. 　前記巻き取りと前記引張りとを交互に複数回行うことを特徴とする請求項２１または２２に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
  24. 　内面に長さ方向に複数のストレート溝が円周方向に間隔をおいて形成され、これらストレート溝間にフィンが形成されたアルミニウム製の押出素管を、引抜きダイスに入る手前で捻じりつつ引抜きダイスの縮径部で縮径して引抜きし、引抜きと捻じり加工を同時に行い、金属組織を全て繊維状組織あるいは表層のみ外内周それぞれ肉厚の５％以下が再結晶組織であってそれ以外は全て繊維状組織の内面螺旋溝付管とすることを特徴とする内面螺旋溝付管の製造方法。
  25. 　前記引き抜きにより形成した繊維状組織を有する内面螺旋溝付管を焼き鈍しして平均結晶粒径８０μｍ以下の結晶粒組織とすることを特徴とする請求項２１～請求項２４のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
  26. 　前記引抜きと捻じり加工を同時に行うに際し、加工中の押出素管に前方張力と後方張力を付与することを特徴とする請求項２４または請求項２５に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
  27. 　請求項１５～請求項２０の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管とフィンが一体化されてなることを特徴とする熱交換器。
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