JP2011208823A - Method of manufacturing heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍機器、エアコン等の空調機器に備えられる熱交換器の製造方法に関するものであり、特に拡管による内面フィンの倒れを防止しつつ、熱交換特性に優れる熱交換器の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a heat exchanger provided in an air conditioner such as a refrigeration device or an air conditioner, and more particularly to a method of manufacturing a heat exchanger excellent in heat exchanging characteristics while preventing collapse of an internal fin due to expansion. Is.
エアコン等に用いられる熱交換器用伝熱管は、その管内伝熱性能が従来の平滑管に比べて飛躍的に向上することから、管内面に微細な螺旋溝を多数形成した内面溝付管が多く使用されている。 Heat transfer tubes for heat exchangers used in air conditioners, etc., have dramatically improved heat transfer performance in tubes compared to conventional smooth tubes, so there are many internally grooved tubes with many fine spiral grooves formed on the tube inner surface. in use.
その製造方法としては、下記特許文献1のように、引き抜かれている平滑管内に溝付プラグを保持し、その管外周を転造工具により押圧して、溝を管内に転写させるように加工する、いわゆる転造加工方法による製造方法が一般的である。 As a manufacturing method thereof, as described in Patent Document 1 below, a grooved plug is held in a drawn smooth tube, and the outer periphery of the tube is pressed by a rolling tool so that the groove is transferred into the tube. A manufacturing method by a so-called rolling method is common.
このように製造された内面溝付管を伝熱管として使用して熱交換器を製造する際には、伝熱管を挿通するための孔が予め形成された例えばアルミニウム合金製の多数の放熱フィンを、伝熱管の長さ方向に沿って所定のピッチで重なるように並べ、伝熱管を前記各放熱フィンの孔内に挿通し、前記伝熱管内に拡管プラグを押込み、伝熱管を拡管することによって伝熱管の外周と放熱フィンの孔の内周面とを密着させる。 When a heat exchanger is manufactured using the internally grooved tube thus manufactured as a heat transfer tube, a number of fins made of, for example, an aluminum alloy in which holes for inserting the heat transfer tube are formed in advance are provided. The heat transfer tubes are arranged so as to overlap at a predetermined pitch along the length direction of the heat transfer tubes, the heat transfer tubes are inserted into the holes of the heat radiation fins, the tube expansion plugs are pushed into the heat transfer tubes, and the heat transfer tubes are expanded. The outer periphery of the heat transfer tube and the inner peripheral surface of the hole of the radiating fin are brought into close contact with each other.
また、近年、熱交換器の性能向上のため伝熱性能に優れた伝熱管が使用されるようになってきた。例えば、下記特許文献2に記載の内面溝付管もこのような伝熱管の一つである。
In recent years, heat transfer tubes having excellent heat transfer performance have been used to improve the performance of heat exchangers. For example, an internally grooved tube described in
下記特許文献2に記載の内面溝付管は、副溝によって内面フィンが分断され、フィン螺旋方向に沿って断続的に連なった複数のフィン構成部(内面突起)が管内面に形成されたセパレート溝付管と称されるものである。
The internally grooved tube described in
しかし、このような内面溝付管は、フィン構成部が短い場合や副溝の幅が大きい場合などには、拡管時の内面フィン倒れに対する抵抗力が従来の内面溝付管よりも劣るという難点を有する。 However, such an internally grooved tube has a drawback that the resistance to internal fin collapse when expanding the tube is inferior to that of the conventional internally grooved tube when the fin structure is short or the width of the sub groove is large. Have
特に、拡管時に内面フィンや拡管プラグにかかる拡管負荷が増大すると、内面フィン倒れが発生し易くなる。 In particular, when the tube expansion load applied to the inner surface fin or the tube expansion plug during tube expansion increases, the inner surface fin collapse easily occurs.
内面フィン倒れが発生すると、伝熱管としての性能が低下するだけでなく、所望の外径まで拡管できず、管と放熱フィンとの密着が不十分となり、熱交換器としての性能が大きく低下するという難点も有する。 If the inner fin collapses, not only will the performance as a heat transfer tube deteriorate, but it will not be possible to expand the tube to the desired outer diameter, and the adhesion between the tube and the radiating fin will be insufficient, and the performance as a heat exchanger will be greatly reduced. It also has the difficulty.
副溝によって内面フィンが分断され、独立した内面突起を形成することを特徴とする内面溝付き伝熱管を用いても拡管負荷の増大を防ぎ、内面フィン倒れが生じることなく、放熱フィンとの十分な密着性が得られるよう伝熱管を拡管することができる熱交換器の製造方法の提供を目的とする。 Even if a heat transfer tube with an inner surface groove is used, the inner surface fin is divided by the sub-groove to form an independent inner surface protrusion. It aims at providing the manufacturing method of the heat exchanger which can expand a heat exchanger tube so that proper adhesiveness may be acquired.
本発明は、管内面から螺旋状に突出する内面フィンが副溝により分断され、独立した複数のフィン構成部を管内面に形成した伝熱管を、放熱フィンの貫通孔に通し、前記伝熱管の内部に拡管プラグを押し込むことにより前記伝熱管を拡管して前記放熱フィンと前記伝熱管を密着させる熱交換器の製造方法であって、前記拡管プラグに、該拡管プラグの前側部分から後方へ向けて大径となるプラグ拡径部を構成するとともに、該プラグ拡径部よりも後方側に、後方へ向けて小径となるプラグ縮径部を構成し、前記プラグ拡径部の外周面を、管軸方向の外周形状に沿った曲率半径R1が8mm≦R1≦20mmの範囲内となる外周面で構成し、前記プラグ縮径部の外周面を、管軸方向の外周形状に沿った曲率半径R2がR2/R1≦0.8の範囲内となる外周面で構成し、前記拡管プラグの前記伝熱管の内部からの引き抜きにより拡管後に縮径変形した前記伝熱管を再拡管する熱交換器の製造方法とすることができる。 According to the present invention, an inner fin that spirally protrudes from the inner surface of the tube is divided by a sub-groove, and a heat transfer tube in which a plurality of independent fin components are formed on the inner surface of the tube is passed through a through-hole of the radiating fin. A method of manufacturing a heat exchanger in which the heat transfer tube is expanded by pushing a tube expansion plug into the inside and the radiation fin and the heat transfer tube are in close contact with each other, and the tube expansion plug is directed rearward from the front portion of the tube expansion plug. A plug enlarged portion having a large diameter, and a plug reduced diameter portion having a smaller diameter toward the rear on the rear side of the plug enlarged portion, and an outer peripheral surface of the plug enlarged portion, A radius of curvature R1 along the outer peripheral shape in the tube axis direction is configured by an outer peripheral surface in a range of 8 mm ≦ R1 ≦ 20 mm, and the outer peripheral surface of the plug reduced diameter portion is a radius of curvature along the outer peripheral shape in the tube axis direction. R2 is in the range of R2 / R1 ≦ 0.8 Become constituted by an outer peripheral surface, it can be a method for manufacturing a heat exchanger for re-tube expansion of the heat transfer tube with shrink-deformed after tube expansion by drawing from the interior of the heat transfer tube of the tube expansion plug.
この発明の形態として、前記伝熱管の拡管は、管軸方向の両側を拘束した状態で拡管する縮みレス拡管方法により行う熱交換器の製造方法であることが好ましい。 As a form of this invention, it is preferable that the expansion of the heat transfer tube is a manufacturing method of a heat exchanger performed by a shrinkage-less expansion method of expanding in a state where both sides in the tube axis direction are constrained.
この発明の形態として、前記フィン構成部は、該フィン構成部の少なくともフィン螺旋方向下流側から管軸方向上流側で、隣り合う前記内面フィンとの間に突出する突出片を備えた構成である熱交換器の製造方法とすることができる。 As a form of this invention, the said fin structure part is a structure provided with the protrusion piece which protrudes between the said inner surface fins from the fin helical direction downstream to the pipe-axis direction upstream at least. It can be set as the manufacturing method of a heat exchanger.
但し、前記突出片は、必須の構成ではなく、前記フィン構成部は、前記突出片を備えていない構成であってもよい。 However, the protruding piece is not an essential configuration, and the fin component may have a configuration not including the protruding piece.
また、前記前側部分とは、拡管プラグの伝熱管の内部への挿入方向の前側部分を示し、前記後方とは、拡管プラグの伝熱管の内部への挿入方向の後方を示すものとする。 Moreover, the said front side part shows the front side part of the insertion direction to the inside of a heat exchanger tube of a tube expansion plug, and the said back shall show the back of the insertion direction to the inside of a heat transfer tube of a tube expansion plug.
前記放熱フィンは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。また、前記伝熱管は、銅又は銅合金その他の熱伝導性のよい金属材料であれば材質は特に限定しない。 The radiating fin is preferably made of aluminum or an aluminum alloy. Further, the material of the heat transfer tube is not particularly limited as long as it is copper, a copper alloy, or other metal material having good heat conductivity.
前記縮みレス拡管方法とは、拡管による管長手方向の縮みを防ぐため、管の両端を拘束した状態で拡管する方法である。 The shrinkage-less tube expansion method is a method of expanding a tube in a state in which both ends of the tube are constrained in order to prevent contraction in the tube longitudinal direction due to tube expansion.
この発明によれば、副溝によって内面フィンが分断され、独立した内面突起状のフィン構成部を形成することを特徴とする、いわゆるセパレート溝付管と称する内面溝付管を伝熱管として用いても内面フィン倒れが生じることなく、かつ、放熱フィンとの十分な密着性が得られるよう伝熱管を拡管することができる熱交換器の製造方法を提供することができる。 According to this invention, the inner surface fin is divided by the sub-groove to form an independent inner surface protruding fin component, and the inner grooved tube called a so-called separate grooved tube is used as a heat transfer tube. In addition, it is possible to provide a method of manufacturing a heat exchanger that can expand the heat transfer tube so that the inner fin does not fall down and sufficient adhesion to the radiating fin is obtained.
この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
本実施形態の熱交換器の製造方法は、図1に示すように、管軸方向D1に対して所定角の螺旋状の内面フィン12が管内面に複数形成された伝熱管1を、放熱フィン3に通し、該伝熱管1の内部に拡管プラグ2を押し込むことにより該伝熱管1を拡管して前記放熱フィン3(アルミフィン)と前記伝熱管1を密着させる方法である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the heat exchanger manufacturing method of the present embodiment uses a heat transfer tube 1 in which a plurality of spiral
前記内面フィン12は、図2および図3に示すように、螺旋状の副溝14により分断され、フィン螺旋方向D2に沿って管内面11から突出する複数のフィン構成部12A(内面突起)で形成している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
さらに、前記フィン構成部12Aの少なくともフィン螺旋方向下流側D2dで、前記フィン構成部12Aに対して、管軸方向上流側D1uで、隣り合う前記内面フィン12との間に突出する突出片16a(後述する第1突出片16a)を備えている。
Furthermore, at least at the fin spiral direction downstream side D2d of the fin
図4に示すように、前記拡管プラグ2には、前端部2F(前面部)から後方へ向けて大径となるプラグ拡径部2Aを構成し、前記プラグ拡径部2Aの外周面は、管軸方向D1の外周形状に沿った曲率半径R1が8mm≦R1≦20mmの範囲内となる外周面で構成している。
As shown in FIG. 4, the
以下、詳述すると、前記製造方法に用いられる伝熱管1は、上述したように、螺旋状の内面フィン12が副溝14により分断された複数のフィン構成部12Aが管内面11に形成された構成であり、図2および図3に示すような管内面11を有している。
The heat transfer tube 1 used in the manufacturing method will be described in detail below. As described above, a plurality of fin
図2は、本実施形態の伝熱管1の管内面11の様子を模式的に示した部分拡大展開斜視図であり、図3は、フィン構成部12A付近の拡大平面図である。なお、図3では、前記フィン構成部12A、前記突出片16の頂部のみを模式的に示している。
FIG. 2 is a partially expanded perspective view schematically showing the state of the tube
図2中の符号β1は、フィンリード角(主溝リード角)、β2は副溝リード角、Hfは主溝深さ、Hnは副溝深さ、Pfは、フィン螺旋方向D2におけるフィン構成部12Aの間隔(長さ)を示している。さらに、図2中のD1は管軸方向、D2はフィン螺旋方向、D3は副溝螺旋方向を示し、それぞれの方向を示す符号の末尾に付したuは管内冷媒流れの上流側であることを示すとともに、dは下流側であることを示す。 2 is a fin lead angle (main groove lead angle), β2 is a sub groove lead angle, Hf is a main groove depth, Hn is a sub groove depth, and Pf is a fin component in the fin spiral direction D2. An interval (length) of 12A is shown. Further, D1 in FIG. 2 indicates the pipe axis direction, D2 indicates the fin spiral direction, D3 indicates the sub-groove spiral direction, and u added to the end of the code indicating each direction indicates that it is upstream of the refrigerant flow in the pipe. In addition, d indicates the downstream side.
伝熱管1は、管内面11に螺旋状の内面フィン12を形成することにより内面フィン12間に、主溝13を備えている。
The heat transfer tube 1 includes a
さらに、複数のフィン構成部12Aは、内面フィン12が副溝14により分断された構成であるため、フィン螺旋方向D2に沿ってそれぞれ独立して断続的に連なっている。
Furthermore, since the
フィン構成部12Aは、フィン螺旋方向D2の上流側u,下流側dの各端部において副溝螺旋方向D3の上流側u、下流側dのそれぞれに突出する突出片16を備えた構成であり、図3に示すように、平面視するとHの文字を傾けた形状(傾斜型H形状)で形成している。
12 A of fin structure parts are the structures provided with the
突出片16は、第1突出片16a、第2突出片16b、第3突出片16c、及び、第4突出片16dとで構成し、いずれもフィン構成部12Aに対して主溝13側へ突出している。
The protruding
第1突出片16aは、フィン構成部12Aのフィン螺旋方向下流側D2dで、前記フィン構成部12Aに対して、管軸方向上流側D1uで隣り合う前記内面フィン12との間の前記主溝13まで副溝螺旋方向上流側D3uに向けて突出している。
The first
第2突出片16bは、フィン構成部12Aのフィン螺旋方向下流側D2dで、前記フィン構成部12Aに対して、管軸方向下流側D1dで隣り合う前記内面フィン12との間の前記主溝13まで副溝螺旋方向下流側D3dに向けて突出している。
The second
第3突出片16cは、前記フィン構成部12Aのフィン螺旋方向上流側D2uで、前記フィン構成部12Aに対して、管軸方向上流側D1uで隣り合う前記内面フィン12との間の前記主溝13まで副溝螺旋方向上流側D3uに向けて突出している。
The third projecting
第4突出片16dは、前記フィン構成部12Aのフィン螺旋方向上流側D2uで、前記フィン構成部12Aに対して、管軸方向下流側D1dで隣り合う前記内面フィン12との間の前記主溝13まで副溝螺旋方向下流側D3dに向けて突出している。
The fourth projecting
また、フィン螺旋方向D2において隣り合うフィン構成部12Aの間部分には、副溝14を隔てて互いに対向する突出片16により、副溝14形成部分15を構成している。
Further, a sub-groove 14 forming
なお、フィン構成部12Aのフィン螺旋方向D1の直交断面形状は、略台形形状で形成し、副溝14は、副溝螺旋方向D3の直交断面形状は、逆三角形状で形成している。図2中のHnは、副溝螺旋方向上流側D3uから副溝螺旋方向下流側D3dにかけての間の副溝14の平均深さ(Hn)を示している。
The orthogonal cross-sectional shape in the fin spiral direction D1 of the
フィン高さHfとフィン幅Wとの比であるHf/Wは、1.4以上であることが好ましい。1.4未満であると、伝熱管1の優れた熱交換性能が得られないからである。
なお、フィン幅Wとは、フィン螺旋方向D2の直交断面におけるフィン構成部12A(内面フィン12)の根元部分のフィン幅のことをいう。
Hf / W, which is the ratio of the fin height Hf to the fin width W, is preferably 1.4 or more. It is because the heat exchange performance which was excellent in the heat exchanger tube 1 is not obtained as it is less than 1.4.
The fin width W refers to the fin width of the root portion of the fin
伝熱管1の外径は、3〜10mmが好ましい。また、底肉厚T=0.1〜1.0mm、内面フィン高さHf=0.05〜0.5mm、より好ましくはHf=0.1〜0.4mm、内面フィン12の頂角は、0〜20度であるのが好ましい。
The outer diameter of the heat transfer tube 1 is preferably 3 to 10 mm. The bottom wall thickness T = 0.1 to 1.0 mm, the inner fin height Hf = 0.05 to 0.5 mm, more preferably Hf = 0.1 to 0.4 mm, and the apex angle of the
各内面フィン12は、フィンリード角β1が大きいほど熱交換性能が向上するため、フィンリード角β1が25度以上であることが好ましい。フィンリード角β1が大きいほど製造が困難になるため、フィンリード角β1が30〜60度であることがより好ましい。
Each
本実施形態の熱交換器の製造方法では、図1に示すように、上述した構成の伝熱管1を、管軸方向D1に所定間隔に配置した放熱フィン3の貫通孔3Hに伝熱管1を貫通させ、拡管プラグ2によって伝熱管1の外径を管内部11から押し拡げる。
In the heat exchanger manufacturing method of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the heat transfer tubes 1 having the above-described configuration are placed in the through
この伝熱管1の拡管により伝熱管1の外面と貫通孔3Hの内面とを密着して熱交換器を製作する。
By expanding the heat transfer tube 1, the outer surface of the heat transfer tube 1 and the inner surface of the through
上述した伝熱管1の拡管に用いる拡管プラグ2は、支持棒2aの先端部に取り付けられている。支持棒2aの基部側は、図示しない拡管装置等に取り付けられている。
The
拡管プラグ2は、図4に示すように、管軸方向D1、すなわち、伝熱管1への挿脱方向Lの全長に亘って、管軸方向D1(挿脱方向L)に直交する断面形状が円形であり、前端部2F(前面部)と後端部2R(後面部)とが管軸方向D1において互いに対向する円柱状に構成している。拡管プラグ2の前端部2Fは、拡管前の伝熱管1の内径よりも小さい径(φd1)の円形状である。
As shown in FIG. 4, the
拡管プラグ2には、前端部2Fから後方へ向けて徐々に大径となるプラグ拡径部2Aを構成している。プラグ拡径部2Aは、管軸方向D1全長において最大径φd2となる最大径部2Mに達するまで拡径する。
The
前記プラグ拡径部2Aの外周面は、管軸方向D1の外周形状に沿った曲率半径R1が8mm≦R1≦20mmの範囲内となる外周面で構成している。
The outer peripheral surface of the plug expanded
さらに、拡管プラグ2におけるプラグ拡径部2Aの後方部分には、最大径部2Mから後端部2Rにかけて徐々に小径となるプラグ縮径部2Bを構成している。
Furthermore, a plug reduced
前記プラグ縮径部2Bの外周面は、管軸方向D1の外周形状に沿った曲率半径R2がR2≦0.8×R1の範囲内となる外周面で構成している。これにより、拡管プラグ2の後端部2Rは、最大径部2Mの径φd2よりも小さい径(φd3)で形成している。
The outer peripheral surface of the plug reduced
上述した熱交換器の製造方法により、以下のような様々な作用、効果を得ることができる。
熱交換器の製造方法では、伝熱管1の拡管に用いる拡管プラグ2において、上述したように、前記プラグ拡径部2Aの外周面を、管軸方向D1の外周形状に沿った曲率半径R1が8mm≦R1≦20mmの範囲内となる外周面で構成している。
The following various actions and effects can be obtained by the above-described heat exchanger manufacturing method.
In the heat exchanger manufacturing method, in the
このようにR1を8mm以上とすることにより、内面フィン12と拡管プラグ2との接触角度が緩やかになり、内面フィン倒れを抑制しながら管を押し拡げることができる。
Thus, by making R1 8 mm or more, the contact angle between the
また、R1を20mm以下とすることにより、内面フィン12と拡管プラグ2の接触面積が大きくなりすぎず、摩擦抵抗(接触抵抗)による拡管負荷の増大を抑制することができる。
Moreover, by making
詳しくは、拡管負荷の増大は、拡管プラグ2の伝熱管1の内部への挿入時に騒音発生や、支持棒2a(芯金)が歪曲するなどの問題を引き起こすが、R1を20mm以下とすることにより、このような問題が生じることを防ぐことができる。さらに、拡管負荷の増大を抑制することで内面フィン倒れも防ぐことができる。
Specifically, the increase in the tube expansion load causes problems such as noise generation and distortion of the
従って、放熱フィン3との十分な密着性を得ることで高性能な熱交換器を製造することができる。
加えて、スムーズな拡管を実現することができ、製造効率も高めることができる。
Therefore, a high-performance heat exchanger can be manufactured by obtaining sufficient adhesion with the radiating
In addition, smooth tube expansion can be realized, and manufacturing efficiency can be increased.
さらにまた、熱交換器の製造方法では、伝熱管1の拡管に用いる拡管プラグ2において、上述したように、前記プラグ縮径部2Bの外周面を、管軸方向D1の外周形状に沿った曲率半径R2がR2/R1≦0.8の範囲内となる外周面で構成している。
Furthermore, in the heat exchanger manufacturing method, in the
このようにR2をR2≦0.8×R1とすることにより、縮みレス拡管工程において、拡管後の内面フィン12に内面フィン倒れがなく、所望の内面フィン形状を得ることができる。
Thus, by setting R2 to R2 ≦ 0.8 × R1, in the shrink-less tube expansion step, the
よって、本実施形態の熱交換器の製造方法は、特に縮みレス拡管工程において伝熱管1を拡管する場合に有効である。
ここで、縮みレス拡管とは、拡管による管長手方向の縮みを防ぐため、管の両端を拘束した状態で拡管する方法である。
Therefore, the manufacturing method of the heat exchanger according to the present embodiment is effective particularly when the heat transfer tube 1 is expanded in the shrinkage-less tube expansion process.
Here, the contraction-less tube expansion is a method of expanding a tube in a state where both ends of the tube are constrained in order to prevent contraction in the tube longitudinal direction due to tube expansion.
詳しくは、縮みレス拡管工程において、図5(a)に示すように、拡管前の伝熱管1に、拡管プラグ2を挿入することにより(図中のL1方向)、伝熱管1は、プラグ拡径部2Aにより拡管プラグ2の最大外径φd2と略同径(φD2)まで拡げられる。これにより、図5(a)に示すように、伝熱管1の内径は、φD1からφD2まで拡管することができる。
Specifically, in the shrinkage-less tube expansion process, as shown in FIG. 5A, by inserting a
しかし、図5(b)に示すように、拡管プラグ2の通過後、管材料の弾性により僅かに縮径変形する。これにより、図5(b)に示すように、伝熱管1の内径は、φD2からφD3まで縮径変形することになる。
However, as shown in FIG. 5B, after passing through the
このため、図5(c)に示すように、拡管プラグ2の引抜時に(図中のL2方向)、プラグ縮径部2Bによる微小な再拡管が行われ、図5(c)に示すように、伝熱管1は、その内径がφD3からφD4となるまで再拡管することができる。
すなわち、拡管プラグ2の引き抜きによる再拡管により伝熱管1の内径(φD4)は、拡管プラグ2の最大外径φd2と略同径(φD2)にまで達するかもしれないが、拡管プラグ2の挿入後に縮径変形した伝熱管1の内径(φD3)よりも大きくすることができる(φD3<φD4<φD2)。
For this reason, as shown in FIG. 5 (c), when the
That is, the inner diameter (φD4) of the heat transfer tube 1 may reach substantially the same diameter (φD2) as the maximum outer diameter φd2 of the
なお、図5(a)は、拡管プラグ2の挿入により管内面11を拡管している様子を模式的に示した一部断面図であり、図5(b)は、拡管プラグ2の挿入後に管が僅かに縮径した様子を模式的に示した一部断面図であり、図5(c)は、拡管プラグ2の引抜きにより再拡管が行われている様子を模式的に示した一部断面図である。
5A is a partial cross-sectional view schematically showing a state where the pipe
また、内面フィン12についても、拡管プラグ2の挿入により、該挿入後の管内面11の内面フィン12は、図6(a)に示すように、僅かに傾けられるが、プラグ拡径部2Aにより僅かに傾けられた内面フィン12を、拡管プラグ2の引抜時に、図6(b)に示すように、プラグ縮径部2Bにより復帰させることができる。
なお、図6(a)は、図5(a)中の領域Xの拡大図であり、拡管プラグ2の挿入により内面フィン12が傾く様子を示す模式図である。図6(b)は、図5(c)中の領域Yの拡大図であり、拡管プラグ2の引抜により傾いた内面フィン12が復帰した様子を示す模式図である。
As for the
6A is an enlarged view of the region X in FIG. 5A, and is a schematic diagram showing a state in which the
また、本実施形態の熱交換器の製造方法に用いる伝熱管1は、上述したように、前記フィン構成部12Aに少なくとも第1突出片16aを備えた構成である。
Moreover, the heat exchanger tube 1 used for the manufacturing method of the heat exchanger of this embodiment is the structure provided with the
このため、前記主溝13を流れる冷媒の一部は、前記第1突出片16aに衝突し、管半径方向内側へかき上げられるため、三次元的な非定常流れを発生させることができ、従来の伝熱管と比較して、更なる熱伝達率の向上を図ることができる。
For this reason, a part of the refrigerant flowing through the
続いて、本実施形態の製造方法により伝熱管を拡管する評価実験について説明する。 Then, the evaluation experiment which expands a heat exchanger tube with the manufacturing method of this embodiment is demonstrated.
本実験では、内面溝付き伝熱管1として表1に示すような4種類の供試管1乃至4を縮みレス拡管方式により拡管する拡管評価を行った。供試管1乃至4は、いずれも副溝14によって内面フィン12が分断され、独立したフィン構成部12A(内面突起)が形成された、いわゆるセパレート溝付管と称する伝熱管である。
In this experiment, tube expansion evaluation was performed in which four types of test tubes 1 to 4 as shown in Table 1 were contracted as the internally grooved heat transfer tube 1 and expanded by a tubeless expansion method. Each of the test tubes 1 to 4 is a heat transfer tube referred to as a so-called separate grooved tube in which the
これに対して実施例1乃至11の実験で用いる拡管プラグ2は、前記プラグ縮径部2Bの外周面を、管軸方向D1の外周形状に沿った曲率半径R2がR2≦0.8×R1の範囲内となる外周面を有している。
On the other hand, in the
実施例1乃至11と比較例1乃至8の各実験において拡管後の伝熱管1の内面の内面フィン倒れ、及び、拡管率を評価した。 In each experiment of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8, the inner fin collapse of the inner surface of the heat transfer tube 1 after the tube expansion and the tube expansion rate were evaluated.
内面フィン倒れ判定は、拡管前後の伝熱管について、管軸方向D1に垂直に切断、樹脂埋め、研磨して断面を光学顕微鏡で内面フィンを観察し、拡管後の内面フィン倒れ角度θを求めた。
なお、角度θは、図6(c)に示すように拡管前の内面フィン12の頂点とフィン12の根元の幅方向中央部とを結んだ線と拡管により拡管前のフィン12の頂点が移動した先とフィン12の根元の幅方向中央部とを結んだ線の成す角度を示す。
In the determination of the inner fin collapse, the heat transfer tubes before and after the expansion were cut perpendicularly to the tube axis direction D1, filled with resin, polished, and the cross section was observed with an optical microscope to determine the inner fin collapse angle θ after the expansion. .
6C, the apex of the
この場合、θ≧20度となると内面フィン12が倒れていると判断した。これはθ≧20度となると、内面フィンの変形により伝熱管としての性能が低下するとともに、伝熱管1を所定の外径まで拡管できない場合が多く、外面12と放熱内面フィン12との密着が不十分となり熱交換特性が低下するためである。
In this case, it was determined that the
また、実際の拡管率は次式で算出した。すなわち、拡管率(%)=(拡管後の外径−拡管前の外径)/拡管前の外径×100である。本実験では、5.6%以上の拡管率で拡管することを目標とする。評価結果を表2に示す。 The actual pipe expansion rate was calculated by the following formula. That is, the expansion ratio (%) = (outer diameter after expansion−outer diameter before expansion) / outer diameter before expansion × 100. In this experiment, the target is to expand at a tube expansion rate of 5.6% or more. The evaluation results are shown in Table 2.
表2から明らかなように、内面フィン倒れに関しては、比較例1乃至8は、いずれも内面フィン倒れ角度θは、θ≧23度となったのに対して実施例1乃至11は、いずれも内面フィン倒れ角度θは、θ≦19度となった。 As can be seen from Table 2, with respect to the inner surface fin collapse, in Comparative Examples 1 to 8, the inner surface fin tilt angle θ is θ ≧ 23 degrees, whereas each of Examples 1 to 11 is The inner fin collapse angle θ was θ ≦ 19 degrees.
さらに、拡管率に関しては、比較例1乃至8のうち比較例3以外は、いずれも拡管率が、目標とする5.6%に達しなかった。比較例3は、拡管率については、目標値に達したものの内面フィン倒れ角度θは、23度となり、内面フィン倒れ判断基準値である20度より大きかった。すなわち、比較例1乃至8の拡管方法では、いずれも拡管率と内面フィン倒れ角度との双方について基準値(目標値)を満たしたものはなかった。 Further, regarding the tube expansion rate, the tube expansion rate did not reach the target of 5.6% except for Comparative Example 3 among Comparative Examples 1 to 8. In Comparative Example 3, the tube expansion rate reached the target value, but the inner fin collapse angle θ was 23 degrees, which was larger than the inner fin collapse determination reference value of 20 degrees. That is, none of the tube expansion methods of Comparative Examples 1 to 8 satisfied the reference value (target value) for both the tube expansion rate and the inner surface fin tilt angle.
これに対して実施例1乃至11は、いずれも5.6%以上の拡管率で拡管することができた。 On the other hand, Examples 1 to 11 were all able to be expanded at a tube expansion rate of 5.6% or more.
従って、上述した熱交換器の製造方法により、いわゆるセパレート溝付管と称する伝熱管を用いても内面フィン倒れが生じることなく、かつ、放熱フィン3との十分な密着性が得られるよう伝熱管を拡管することができことができることを実証することができた。
Therefore, the heat exchanger tube can be obtained by the above-described heat exchanger manufacturing method so that the inner fin does not fall down and sufficient adhesion to the radiating
本発明は、上述した実施形態に限定せず、様々な実施形態で構成することができる。
例えば、本発明の熱交換器の製造方法に用いる拡管プラグは、上述した実施形態の拡管プラグ2に限定しない。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be configured in various embodiments.
For example, the tube expansion plug used in the method for manufacturing a heat exchanger of the present invention is not limited to the
詳しくは、図7(a),(b)に示すように、拡管プラグ2P1,2P2は、該拡管プラグ2P1,2P2の前端部2Fとプラグ拡径部2Aとの間には、プラグ拡径部2Aよりも小径であるプラグ前側小径部2Ft,2Fcを備えてもよい。
Specifically, as shown in FIGS. 7A and 7B, the pipe expansion plugs 2P1 and 2P2 are arranged between the
この構成の場合、プラグ前側小径部2Ftは、その外周面を図7(a)に示すように、前方に進むに連れ、先細りとなるテーパ状に形成することができる。或いは、プラグ前側小径部2Fcは、その外周面を、図7(b)に示すように、管軸方向の外周形状に沿った曲率半径R3がR1とは異なる曲率半径で構成することができる。 In the case of this configuration, the plug front side small diameter portion 2Ft can be formed in a taper shape that tapers as the outer peripheral surface thereof advances forward as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 7B, the plug front side small diameter portion 2Fc can be configured with a radius of curvature different from R1 in the radius of curvature R3 along the outer circumferential shape in the tube axis direction, as shown in FIG. 7B.
また、図8(a),(b)に示すように、拡管プラグ2P3,2P4は、拡管プラグ2P3,2P4の後端部2Rとプラグ縮径部2Bとの間には、プラグ縮径部2Bよりも小径であるプラグ後側小径部2Rt,2Rcを備えてもよい。
Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, the pipe expansion plugs 2P3 and 2P4 are arranged between the
この構成の場合、プラグ後側小径部2Rtは、その外周面を、図8(a)に示すように、テーパ状に形成することができる。或いは、プラグ後側小径部2Rcは、その外周面を、図8(b)に示すように、管軸方向の外周形状に沿った曲率半径R3がR2とは異なる曲率半径で構成することができる。 In the case of this configuration, the outer peripheral surface of the plug rear side small diameter portion 2Rt can be formed in a tapered shape as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 8B, the plug rear-side small-diameter portion 2Rc can be configured such that the radius of curvature R3 along the outer circumferential shape in the tube axis direction is different from that of R2, as shown in FIG. .
さらにまた、図9(a)に示すように、拡管プラグ2P5は、プラグ拡径部2Aを、プラグ前側拡径部2A1とプラグ後側拡径部2A2との連続する2つのプラグ拡径部で構成することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 9 (a), the pipe expansion plug 2P5 includes a plug expanded
プラグ前側拡径部2A1の外周面とプラグ後側拡径部2A2の外周面は、管軸方向LLの外周形状に沿った曲率半径R1a,R1bがそれぞれ異なるが、いずれも8mm≦R1≦20mmの範囲内となる外周面で構成している。 The outer peripheral surface of the plug front-side enlarged portion 2A1 and the outer peripheral surface of the plug rear-side enlarged portion 2A2 have different radii of curvature R1a and R1b along the outer peripheral shape in the tube axis direction LL, but both are 8 mm ≦ R1 ≦ 20 mm. The outer peripheral surface is within the range.
同様に、図9(b)に示すように、拡管プラグ2P6は、プラグ縮径部2Bを、プラグ後側縮径部2B1とプラグ後側縮径部2B2との連続する2つのプラグ縮径部で構成することができる。
Similarly, as shown in FIG. 9 (b), the tube expansion plug 2P6 includes a plug reduced
プラグ後側縮径部2B1の外周面とプラグ後側縮径部2B2の外周面は、管軸方向Lの外周形状に沿った曲率半径R2a,R2bがそれぞれ異なるが、いずれもR2/R1≦0.8の範囲内となる外周面で構成している。 The outer peripheral surface of the plug rear-side reduced diameter portion 2B1 and the outer peripheral surface of the plug rear-side reduced diameter portion 2B2 have different radii of curvature R2a and R2b along the outer peripheral shape in the tube axis direction L, but both R2 / R1 ≦ 0 The outer peripheral surface is in the range of .8.
さらにまた、図10に示すように、拡管プラグ2P7は、プラグ拡径部2Aとプラグ縮径部2Bとの間の最大径部2Mを、管軸方向Lにおいて最大径φd2を保同一径で構成した寸胴部2Tを備えた構成であってもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 10, the pipe expansion plug 2P7 is configured such that the
上述したように、拡管プラグは、管内部にプラグ挿入時に内面フィンに接触して伝熱管1を拡管するプラグ拡径部2Aの外周面が、管軸方向Lの外周形状に沿った曲率半径R1が8mm≦R1≦20mmの範囲内となる外周面であれば、様々な実施形態で構成することができる。
As described above, in the tube expansion plug, the outer peripheral surface of the plug expanded
同様に、拡管プラグは、管内部にプラグ引き抜き時に内面フィン12に接触して拡管後に縮径変形した伝熱管1を再拡管するプラグ縮径部2Bの外周面が、管軸方向Lの外周形状に沿った曲率半径R2がR2/R1≦0.8の範囲内となる外周面であれば、様々な実施形態で構成することができる。
Similarly, in the pipe expansion plug, the outer peripheral surface of the plug diameter-reducing
この発明の構成と、上述した実施形態との対応において、突出片は、第1突出片16aに対応するものとする。
In the correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment, the protruding piece corresponds to the first
1…伝熱管
2,2P1,2P2,2P3,2P4,2P5,2P6,2P7…拡管プラグ
2A…プラグ拡径部
2B…プラグ縮径部
3…放熱フィン
11…管内面
12…内面フィン
12A…フィン構成部
14…副溝
16A…突出片
D1…管軸方向
D2…フィン螺旋方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat-
Claims (3)
前記拡管プラグに、該拡管プラグの前側部分から後方へ向けて大径となるプラグ拡径部を構成するとともに、該プラグ拡径部よりも後方側に、後方へ向けて小径となるプラグ縮径部を構成し、
前記プラグ拡径部の外周面を、管軸方向の外周形状に沿った曲率半径R1が8mm≦R1≦20mmの範囲内となる外周面で構成し、
前記プラグ縮径部の外周面を、管軸方向の外周形状に沿った曲率半径R2がR2/R1≦0.8の範囲内となる外周面で構成し、
前記拡管プラグの前記伝熱管の内部からの引き抜きにより拡管後に縮径変形した前記伝熱管を再拡管する
熱交換器の製造方法。 An internal fin that spirally protrudes from the inner surface of the tube is divided by a sub-groove, and a heat transfer tube having a plurality of independent fin components formed on the inner surface of the tube is passed through the through-hole of the heat dissipation fin, and a tube expansion plug is inserted into the heat transfer tube. A heat exchanger manufacturing method in which the heat transfer tube is expanded by pushing in and the radiation fin and the heat transfer tube are in close contact with each other,
The expanded tube plug has a plug expanded portion having a large diameter from the front portion of the expanded plug toward the rear, and a reduced diameter of the plug that is smaller toward the rear than the expanded plug portion. Part
The outer peripheral surface of the plug expanded portion is configured by an outer peripheral surface having a radius of curvature R1 along the outer peripheral shape in the tube axis direction within a range of 8 mm ≦ R1 ≦ 20 mm,
The outer peripheral surface of the plug reduced diameter portion is constituted by an outer peripheral surface having a radius of curvature R2 along the outer peripheral shape in the tube axis direction within a range of R2 / R1 ≦ 0.8,
A method of manufacturing a heat exchanger for re-expanding the heat transfer tube whose diameter has been deformed after being expanded by pulling out the tube expansion plug from the inside of the heat transfer tube.
請求項1に記載の熱交換器の製造方法。 The method of manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein the expansion of the heat transfer tube is performed by a shrink-less expansion method of expanding the tube in a state where both sides in the tube axis direction are constrained.
請求項1又は2に記載の熱交換器の製造方法。 The said fin structure part is a structure provided with the protrusion piece which protrudes between the said inner surface fins from the fin helical direction downstream to the pipe-axis direction upstream at least from the said fin structure part. The manufacturing method of the heat exchanger of description.
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