JPS6114033A - 熱交換器用伝熱管の製造方法 - Google Patents

熱交換器用伝熱管の製造方法

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JPS6114033A
JPS6114033A JP13464184A JP13464184A JPS6114033A JP S6114033 A JPS6114033 A JP S6114033A JP 13464184 A JP13464184 A JP 13464184A JP 13464184 A JP13464184 A JP 13464184A JP S6114033 A JPS6114033 A JP S6114033A
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JP
Japan
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tube
coil
heat exchanger
heat transfer
inside surface
Prior art date
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Pending
Application number
JP13464184A
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English (en)
Inventor
Kazuo Toda
戸田 一夫
Junya Oe
大江 潤也
Shoichi Yoshiki
吉木 尚一
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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Publication of JPS6114033A publication Critical patent/JPS6114033A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/02Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/06Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of metal tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は、空調機器、ヒートパイプ等に利用される熱交
換器用伝熱管の製造方法に関する。
(従来の技術) 従来、比較的伝熱効率の高い伝熱管として、管内壁面に
らせん溝を形成し伝熱面積を大ぎくした溝付管があり、
その製造方法としては、主に転造方式がとられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、転造による製造は、生産効率が低く、また細
管に対して有効でなく、ざらに転造技術上らせん溝の条
数、ねじれ角度等に制限があるため、冷媒の乱流発生効
果の高い充分な伝熱効率を有する伝熱管が得られないと
いう問題があった。
本発明は、伝熱効率の高い伝熱管を容易に能率良く製造
でき、しかも細径のものに対しても有効な伝熱管の製造
方法を提供することを技術的課題とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による熱交換器用伝熱管の製造方法は、金属管の
内部に、金属の細線をスパイラル状に巻いたコイルを、
コイル外周が金属管内面に接するように挿入し、その後
この金属管内面をめっき処理することにより、金属管内
面にコイルを密着固定することを特徴としている。
本発明を図面を参照して詳しく述べると、まず、第1図
に示すように銅管などの金属管1の内部に、銅、真ちゅ
うなどの細線2aをスパイラル状に巻いたコイル2を、
コイル2の外周が金属管1の内面に接するように挿入す
る。この場合の方法としては、たとえば第2図(alに
示すようにまず芯金棒3を用意して、その外周に細線2
aを巻イ」けてコイル2を形成し、このコイル2の両端
すなわち細線2aの巻始めと巻終りを芯金棒3に固定し
ておく。そして、この芯金棒3に巻付けたコイル2を同
図+b+に示すように金属管1に挿入し、コイル2両端
の固定を解く。そうすると、同図(C)に示すようにコ
イル2は、自身のスプリングバックによって径が拡大し
、金属管1内面に密着することになる。
したがって、(の後芯金棒3を金属管1から抜けば、コ
イル2のセットは完了する。
次に、このようにコイル2をセットした金属管1の内面
を、電気めっき、無電解めっき方式によりめっき処理し
、金属管1内面にコイル2を固定する。以上の工程によ
り伝熱管が製造される。
なお、金属管1は内面が平滑なもの以外に、溝付きのも
のでもよく、またコイル2を形成する細線2aとしては
、単線以外に、第3図に示すように極細線による微小径
スパイラル」イル(巻線)28′、あるいは第4図に示
すように極細線の多数本の縒線で2a″等を用いてもよ
い。
〔作用〕
上述した本発明の伝熱管製造方法によれば、金属管内面
にコイルを密着固定するから、伝熱面積の大きい、また
乱流効果の大きい伝熱管を得るこへ とができる。
その場合、コイルの巻線ピッチを密にすれば、より一層
伝熱面積の大きいものが得られる。しかもこの場合、巻
線間隔を密にすると巻線間に細長い間隙が形成されるこ
とから、毛細管現象および核沸騰現象をおこしやすい伝
熱管を得ることができる。
また、従来の溝付管の場合は、転造によるため、溝のね
じれ角度を管軸に対して最大30°程度しか設定できな
かったが、本発明の場合、コイルの巻線のねじれ角度は
最大90’近くまで設定可能である。したがって、ねじ
れ角度を大にすれば、乱流効果を顕著に発揮し得る伝熱
管が得られる。
また、本発明の場合、コイル径はかなり小さい値まで設
定可能であるから、細管にも適用でき、従来の溝付管に
比し非常に径の小さい伝熱管を得ることができる。
さらに、コイルを形成する細線をスパイラル線あるいは
縒線にすれば、より一層伝熱面積が大きく、乱流効果2
毛細管現象効果、核沸騰効果も顕著に発揮し得る伝熱管
を得ることができる。
ここで、周知のように、伝熱管においては、■ 伝熱面
積を大きくする、■ 冷媒が乱流をおこしやすくする、
■ 毛細管現象効果をおこしやすくする、■ 核沸騰を
おこしやすくする、ことが伝熱効率を高めるための条件
である。したがって、上記の如り!1!造することによ
り、伝熱効率の高い伝熱管を得ることができるのである
また、本発明においては、コイルを金属管内面に固定す
る手段として、めっきを用いている。したがって、比較
的簡単に均一な固定が行なえる。
次に、本発明の具体的な実施例についで述べる。
〔実施例1〕 金属管1として、外径9.52mmφ、肉厚0゜3mm
、長さ200 C)mmの燐脱酸鋼管を用い、周知の方
法により内面を脱脂、酸洗清浄化した。一方、細線2a
として、径0..25mmφ、65mの真ちゅう細線を
用意し、これをSUS製芯合芯金棒3イル巻線機により
巻線ピッチ0.5mmで巻取り長さ2000mmのコイ
ル2を作成した。次に、この芯金棒3に巻付けたコイル
2を銅管1に挿入し、巻線コイル2の両端を芯金棒3よ
り解放することにより、コイル2の持つスプリングバッ
クによつr:z’ル2外径を8.9mm 〜+0.1m
mに拡大し、これにより銅管1内面全長に真ちゅう細線
2aをスパイラルコイル状に巻線ピッチQ、86mmで
接ししめた。なお、解放された芯金棒3は銅管1より抜
出した。ここで、コイル2のスプリングバック後の外径
および全長については、真ちゅう細線の機械的、物理的
性質ならびに芯金棒3への巻径によって決まるものであ
り、芯金棒3への巻イ」けの際にはそれを考慮して行う
必要がある。
次に、このようにして製作したコイル2を内蔵する銅管
内面にCub気めっきを施して、銅管内面とコイルをC
uめつきにより接合一体化して固定した。CUめつきは
、公知の方法である硫酸銅めっき浴(CuSOa  −
5H20250g、H280460g、C9−50m(
]/J 、レベリング剤として荏原ニーシライト株式会
社製の硫酸銅めっき用添加剤、商品名UBAC#1−A
を使用した)、不溶性陽極(φ3 mmX 20 Om
mPT線)を用いて陰極電流密度5A/dm2で5分間
、20℃のもとで行なった。ptl極は鋼管内中心をス
ライドできるようスペーサで支持した。めっき液は鋼管
内をおよそ1m/secの流速でポンプ循環した。
めっきは鋼管の一方から他方にpt陽極を40/min
でスライド移動さVることで均一なCUめつきが得られ
た。
〔実施例2〕 十記実施例1の電気めっきの代りに、高速電解Cuめっ
きを行ない、Cu析出により銅管内面にコイルを接合し
た。CUめっきはOpCカッパーSプロセス(奥野製薬
工業株式会社のめつき処理法であり、めっき処理として
エツチングタイプ酸性−クリーナで処理し、水洗、活性
化処理後、商品名opcカッパS高速電解Cuめつき液
でCUめつきするものである。)を用い、50℃で1時
間処理した。なお、めっき液は加熱貯槽を経由させポン
プにより銅管内を循環させた。
〔実施例3〕 上記実施例1の電気めっきの代わりに、無電解Niめつ
きを行ない、Ni析出により銅管内面に      ヘ
コイルを接合した。めっき液は日本カニゼン株式会社製
の商品名ブルーシュマー無電解Niめつき液を用い、5
0℃で1時間処理した。なお、活性化前処理として、P
dCJz  50mg、concHCJ  100cc
/J溶液を用いて銅管内を短時間てポンプ循環しておこ
なった。
〔実施例4〕 コイルを形成する細線として、真ちゅうの100μmφ
の3本縒線を用い、他は上記実施例1と同様に処理した
〔実施例5〕 コイル2を形成する細線として、真ちゅうの0゜1mφ
線を外径0.4mm、巻線ピッチ0.2IIIIIlニ
巻いたコイル線を用い、他は上記実施例1と同様に処理
した。
〔実施例6〕 金属管1として、内面にらせん溝のついたいわゆる溝付
管を用い、他は上記実施例1と同様に処理した。
〔実施例のまとめ〕
上記各実施例によって得られた伝熱管を、(イ)拡管試
験、(ロ) 伝熱特性試験した。
(イ)の拡管試験は、この種伝熱管として多用される外
部にアルミフィンを装着する場合、通常行なわれる。拡
管は外径9.52#を10.05mmとする拡管率5.
6%で行なった。
その結果、実施例1〜4については、コイルの剥離等の
トラブルは全く認められなかった。また、実施例5につ
いては、コイル線の変形を生じたが、剥離は全く認めら
れなかった。また、実施例6については、溝山によって
」イルが若干変形したものの剥離は全く認められなかっ
た。
(ロ)の伝熱特性試験は、第5図に示す装置で行なった
。この装置中、王は温度センサ、Pは圧力計、PDは差
圧4.30はポンプ、31はバルブ、32は流ff1H
133は膨張弁、34はコンプレッサ、35はサブコン
デンサ、36はサブエバボイラ、37は恒温水槽であり
、38が供試管としての伝熱管である。そして、蒸発お
よび凝縮試験は、5glの直管(伝熱管)を使用し、冷
媒R22にて次の試験条件にて実施した。
蒸発試験  凝縮試験 冷媒流量(Kg/)−1>  40.Go、80  4
0,60.80蒸発温度(℃)     5     
5付近過熱度(℃)    5±0.5  5付近凝縮
温度(’C)      45     45過冷却度
(℃)’    10±0.5 5±0.5水量(,1
7分)      9.0    9.0水温 (℃)
    15〜2525〜35ごの場合、それぞれの冷
媒流量(/fg/H)毎に冷媒系が安定するように水温
を制御し、この恒温水は供試管38に流入す、る冷媒に
対し向流となるようにバルブ操作した。第5図中矢印A
、A−は、それぞれ蒸発試験の場合の冷媒および水の流
れる方向を示し、矢印B、B−はそれぞれの凝縮試験の
場合の冷媒および水の流れる方向を示しぞいる。
この試験の結果、本発明の方法によって得られた伝熱管
は、第6図に示すような優れた伝熱特性を有することが
わかった。なお、比較例は平滑鋼管、および溝付き鋼管
5mの場合の結果である。
〔発明の効果〕
以上の説明のように、本発明によれば、従来の平滑管や
溝付管より格段に優れた伝熱特性を有する伝熱管を製造
゛することが可能である。これ(ま、コイルの巻線ピッ
チやねじれ角度を広範囲に設定できるからである。また
、金属管内にコイルを挿入してめっきにより固定するだ
けで伝熱管を製造できるので、製造が簡単で高能率であ
り、しかもめっきによる均一な固定が実現できるので、
品質の良い製品を得ることができる。さらに、コイルば
かなり小径にすることができ、めっきは管径にそれ程拘
束されないから、従来の溝付管等に比しきわめて細径の
伝熱管を製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明するための管の縦断面図、
第2図はコイルを金属管にセットする手順の一例を示す
図、第3図゛は本発明における細線の例3示す図・第4
11J G、t gら1他′)■示1図・     1
゜第5図は本発明によって得られた伝熱管の伝熱特性を
調べるための装置を示す図、第6図は本発明の実施例に
よって得られた伝熱管の特性を従来品と比較して評価す
るための特性グラフである。 1・・・・・・金属管、2・・・・・・」イル、2a・
・・・・・細線、2a゛・・・・・・スパイラルコイル
、2a″・・・・・・綾線、3・・・・・・芯金棒。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 金属管の内部に、金属の細線をスパイラル状に
    巻いたコイルを、コイル外周が金属管内面に接するよう
    に挿入し、その後この金属管内面をめっき処理すること
    により、金属管内面にコイルを密着固定することを特徴
    とする熱交換器用伝熱管の製造方法。
  2. (2) 前記金属の細線が、さらに極細線の多数本の縒
    線である特許請求の範囲第1項記載の熱交換器用伝熱管
    の製造方法。
  3. (3) 前記金属の細線が、さらに極細線による微小径
    スパイラルコイルである特許請求の範囲第1項記載の熱
    交換器用伝熱管の製造方法。
  4. (4) 前記金属管が内面に溝を有する溝付管である特
    許請求の範囲第1項または第2項または第3項に記載の
    熱交換器用伝熱管の製造方法。
JP13464184A 1984-06-29 1984-06-29 熱交換器用伝熱管の製造方法 Pending JPS6114033A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102921756A (zh) * 2012-10-15 2013-02-13 华东理工大学 高温内螺旋管及其制造方法、螺旋线挤出装置
JP2015059716A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 東京瓦斯株式会社 伝熱管及びその製造方法

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