JPS6149726A - 熱交換器用伝熱管の製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、空調用冷凍毅等に使用される熱交換器用伝
熱管の製造方法に関するものである。

「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
らせん溝を形成して伝熱面積を大さ゛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げる問題点」 ところが、転造による製造は、生産効率が低く、またＩ
管に対して有効でなく、さ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、冷媒の充分な乱流
効果が得られない等の欠点があり、そのため製造効率を
犠牲にする割には性能の向上が得られないでいるＪ この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、伝熱効率
の高い伝熱管を容易かつ効率的に製造することができ、
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
提供することを目的とするものである。

「問題点を解決するための手段」 この発明に係る熱交換器用伝熱管の製造方法は、銅また
は銅合金製の内面平滑または内面溝付の管体より若干小
径の芯金棒にメツシュ状シート部材を円筒状またはスパ
イラル状に巻きつけ、このメツシュ状シート部材を芯金
棒ごと前記管体内に挿入し、そのままこの管体を引抜き
加工により縮径し、さらにこの管体を２面矯正機または
つづみ型ロール矯正機を通過させ、その後前記芯金棒の
みを前記管体から抜ぎ出し、これにより伝熱管を得るも
のである。

「作用」 上記方法によれば、まず最初に芯金棒にメツシュ状シー
ト部材を０巻着し、この芯金棒ごと管体内に挿入し、そ
のまま管体の引抜き縮径を行うので、メツシュ状シート
部材を管体内面に容易、確実に密着固定することができ
る。しかも、芯金棒を抜き出すに際し、管体を２面矯正
代またはつづみ型ロール矯正機を通過させると芯金棒に
対するメツシュ状シート部材の圧縮保持力が解放される
ので、芯金棒を容易に引出すことができ、管内面に対す
るメツシュ状シー１一部材の位置ずれを防止でき、特に
メツシュ状シーｌ一部材をスパイラル状に巻ルした場合
には管体への固定ピッチ精度を大きなものとすることが
できる。そして、製造された伝熱管においては、管体内
面の表面積がこの内面に密着固定されているメツシュ状
シート部材の多数の網目によって大幅に増大され、同管
体内の流体の流れも同網目によって乱流となり、同連続
した網目を所定の細かさに設定すれば、毛細管現象が生
じ、また、同網目によって核沸騰がおこりやすくなり、
その結果、伝熱効率の大幅な向上がＩＪられる。また、
この方法によれば、その製造径は芯金棒の下限径寸法に
よって制限されるだ（プなので、細径な伝熱管の製造も
容易である。

以下、この発明の実施例によりさらに詳しく説明する。

「実施例」 まず、第１図（ａｌ、山）　、、−（Ｃ）に示すメツシ
ュ状シート部材１，２．３のうち、いずれかを所定幅の
帯状に成形する。上記メツシュ状シート部材１は、銅ま
たは銅合金製の細線１ａからなる編組体であり、上記メ
ツシュ状シート部材２は、銅または銅合金製の波状細線
２ａからなる編組体であり、上記メツシュ状シート部材
３は、銅または銅合金製の薄板をひし形または亀甲形の
網目状に展伸したいわゆるエキスパンデッドメタルであ
る。

次に上記メツシュ状シート部材１．２．３のうち、いず
れかを所定幅の帯状に成形したメツシュ状シート部材Ｍ
を、第２図に示すように所定径寸法の芯金棒４に巻着し
、両端を固定する。なお、この時の巻きつけピッチは密
着ピッチ、等間隔ピッチいずれでもよい。また、メツシ
ュの編みが直交する場合、これを後述のように管内に残
した時に管軸に対し４５°となるようにしたい場合はメ
ツシュ状シート部材Ｍの幅を管内径の展開長さとし、（
管内径−（シート部材の厚さ）×２）の直径の芯金棒４
に密着ピッチで巻けばよい。

このようにしてメツシュ状シー１一部材Ｍを巻きつけた
芯金棒４をこの芯金棒４より幾分大径な銅または銅合金
製の管体５に挿入する。なお、この時管体５はその一端
部（以下、日付部と称す。）５ａを予め口付しておく。

つづいて、上記管体５を周知の引抜き加工により縮径す
る。これによって、メツシュ状シート部＋Ｊ　Ｍは芯金
棒４に巻着した時のピッチで完全に保守されるとともに
、管体５内面と芯金棒４との間で強固に圧縮保持される
。

最後に、この芯金棒４を保持した管体５をそのまま周知
の２面矯正機ないしつづみ型ロール矯正機を通過させる
。すると、芯金棒４とメツシュ状シート部材Ｍとの間の
゛圧縮保持力が解放されるので、管体５の日付部５ａに
より芯金棒４を軽く突き出し、そのまま芯金棒４のみを
極めて軽く抜き出すことができる。これは管のマンドレ
ルドローとして知られる現数、すなわら、例えば細管内
にピアノ線などを挿入し、このまま管を引抜き縮径後強
制ロールを通すと簡単にピアノ線を抜き出すことができ
る現象を利用したものである。

上記引抜きによって、第４図に示すように、管体５の内
面にメツシュ状シート部材Ｍが確実に密着固定された伝
熱管を（ｑることができる。この状態のままでもメツシ
ュ状シート部材Ｍは、管体５内面にくい込み、確実に密
着固定されているが、さらに次のいずれかにより確実に
固定し、この伝熱管の後加工に要求される拡管、ヘアピ
ン曲げ加工によっても剥離、脱落など起こさない様にす
ることが望ましい。

（＋）　　上記管体５内に水溶性フラックスを注入し、
次に半田線を挿入し、その後、不活性ガス、還元性ガス
を導入しながらインダクションヒータなどを利用して加
熱し、ロウ接合する（ロウ付法）。

この場合、メツシュ状シート部材Ｍに予め錫などの低融
点金属をめっきしておけば、上記ロウ付が容易となる。

０）　上記管体５内にめっき液および陽極を入れるとと
ｂに管体５を陰極として内面にめっきを施こづことによ
り行なうくめっき法）。

上記のような方法で確実に管体５内面にメツシュ状シー
１〜部＋、ｌ　ＩＶＩを固着した後、さらに引（友き加
工により外径を１１１径したり、内部に固定プラグまた
はフローティングプラグを挿入づることにより管体５を
薄肉にするとともメツシュ状シート部イＡＭを圧迫、変
形さＵ゛ることが可能である。

しかして、上記方法によれば、伝熱管を低コスト、容易
に製造することができ・、製造された伝熱管には下記の
ような優れた利点がｑられる。

（お　メツシュ状シート部材の挿入によって管体５の内
表面積は大幅に増加され、伝熱効率が向上する。

山）　上記メツシュ状シート部材Ｍとしてメツシュ状シ
ート部材１．２を使用する時、その細線１ａ。

２ａの軸方向を管体５の軸方向（冷媒の流れ方向）に対
し９０’近くにまで設定することができ、その結果、管
体５内の流れに乱流を多く生じざＵることができ、伝熱
効率の向上を図ることができる。

（Ｃ）　　上記メツシュ状シート部材Ｍとしてメツシュ
状シート部材１，２を使用する場合、その網目寸法を細
かくすれば、毛細管現象を発揮させることができ、それ
によって伝熱効率の向上を図ることができる。

＋ｄ＋　　伝熱管を構成するメツシュ状シート部材の入
手は、極めて、容易で、しかも前述したように伝熱管の
製造も容易である。

なお、上記実施例では、メツシュ状シート部材を芯金棒
にスパイラル状に巻着したが、芯金棒とほぼ同長さ寸法
のメツシュ状シート部材を芯金棒上に円筒状に巻きつけ
るようにしても同様に高性能な伝熱管を１ｑることが可
能である。

また、上記実施例においては、管体を平滑管としたが、
この発明は平滑管ばかりでなく溝イづ管にも同様に適用
することができる。

「効果」 以上説明したように、この発明に係る伝熱管の製造方法
によれば、まず最初に芯金棒にメツシュ状シート部材を
巻着し、この芯金棒ごと管体内に挿入し、そのまま管体
の引抜き縮径を行なうので、メツシュ状シート部材を管
体内面に容易、　（ｉ（１：実に密！固定することがで
きる。しかも、芯金棒を抜き出すに際し、管体を２面矯
正礪またはっづみをロール矯正機を通過ざＶで芯金棒に
対するメツシュ状シー１一部材の圧縮保持力を解放する
ので、芯金棒を容易に引出すことができ管体内面に対す
るメツシュ状シート部材の位置ずれを防止でき、特にメ
ツシュ状シート部材をスパイラル状に巻６した場合には
管体への固定ピッチ精度を大きくｇものとすることがで
きる。そし′で、製造された伝熱管にＪ３いては、管体
内面の表面積がこの内面に７着固定されているメツシュ
状シーｉへ部材の多枚の網目によって大幅に増大され、
同管体内のね１２体の流れｂ同網目によって乱流となり
、同連続した網目を所定の細かさに設定すれば、毛細管
現象が生じ、また、同網目ににって核ＨＩ　ＩｔがＪ３
こりゃすくなり、その結果、伝熱効率の大幅な向上が１
！７られる。また、この方法によれば、その製渭径は芯
金棒の下限径寸法によって制限されるだけなので、」径
む伝熱管の製造も容易である。

Ｑ後に、上記本発明の効果を定石的に確認するために、
前記実施例に基づいて下記具体的手段により伝熱管を作
成しその伝熱特性を調べた実験例を示す。

「実験例１」 外径１２．７Ｉｎ！ｎφ、肉厚０．４ｍｎ、長さ１８０
０＃の燐脱酸鋼管を用い、トリクロルエチレンによる洗
浄を行ない、管内面の脱脂を行なった。

一方、０．２３ｓφのシンチュウ線にて直交編みした３
０メツシユの金網から幅２４．５ｍのフープ状メツシュ
（メツシュ状シート部材）を切り出し、これを７．８ｗ
ｎφＸ　２０００　ｔｔｔｍの鉄芯（芯金棒）に２着ピ
ッチで巻きつけた。その結果、フープ状メツシュを構成
する細線は鉄芯の軸に対し４５度で交差した。

その後この巻き鉄芯を上記１２．７Ｍｎφの一端を口付
加工した銅管内に挿入し、これに９．５２φの引抜き加
工を施こし、ｗ４管と巻き鉄芯とを密着一体化した。こ
の場合鋼管の加工率は約２２％で、伸びは約１．３４８
であり、２０００ｍｍの鉄芯は充分に銅管でカバーされ
た。この状態で通１：３銅管の硬質材ないしスキンハー
ド材の矯正に使用するつづみ型のロール矯正機にて軽圧
加矯正を行ない、その後、中の鉄芯を突き出したどころ
、ごく軽い力で鉄芯を抜き出づ゛ことがで８′だ。

このようにして銅管内面に軸線方向と４５°にそのｔｉ
Ｑ［ｌ細線が交差したメツシュ状シート部材を密着固定
し、その後トリクロルエチレンにて洗浄した。

その後、上記管内面に軟ロウ付用の水溶性フラックスを
注入し、つづいて軟ロウ材（Ｓｎ−Ｐｂ＝６：４）２．
５ｍφ、長さ２０００　ａｎを挿入し、これにＮ２ガス
流通下の高周波イングキションヒーターの中を毎分１ｏ
ｎＲのスピードで通過させ、メツシュ状シート部材を密
：４固定した。また、加熱による酸化を防止するために
加熱直後にＮ２ガスによる冷却を行ない、その後、管内
面を水洗したあと、全長に亘ってロウ付が完全であるこ
とを確認した。

なお、上記伝熱管を外径が１０．０５馴φになるまで全
長に亘ってプラグ通しによる機械拡管をおこなったがメ
ツシュ状シート部材の剥離は認められなかった。　　　
　・ 「実施例２」 外径９．５２ＮＲφ、肉７０．３５ａｌｌ１１．長さ１
９′００ｍの燐脱酸鋼管を用い、トリクロルエチレンに
よる洗浄を行ない、管内面の脱脂を行なった。

一方、０．２３ｍｍφのシンチュウ線にて直交編みした
３０メツシユの金網がら幅１９．３ｍのフープ状メツシ
ュ（メツシュ状シート部材）を切り出し、これを６．１
４ｍφＸ　２０００　＃ＩＩＩ＋＋７）ｉ’ｉ　Ｚ（芯
金棒）に密着ピッチで巻きつけた。その結果、フープ状
メツシュを構成する細線は鉄芯の軸に対し４５度で交差
した。

その後この巻き鉄芯を上記９．５２馴φの一端を口付加
工した内面溝付銅管内に挿入し、これに７．９４φの引
抜き加工を施こし、鋼管と巻ぎ鉄芯とを密着一体化した
。この場合鋼管の加工率は約１５％で、伸びは約１．２
倍であり、２０００ｍｍの鉄芯は充分に鋼管でカバーさ
れた。この状態で通常鋼管の硬質材ないしスキンハード
材の矯正に使用するつづの型のロール矯正機にて軽圧加
矯正を行ない、その後、中の鉄芯を突き出したところ、
ご（軽い力で鉄芯を抜き出すことができた。

このようにして内面溝付銅管内面に軸線方向と４５°に
その４＆ｉ組１８Ｆ１１が交着したメツシュ状シート部
材を密着固定し、その後トリクロルエチレンにて洗浄し
た。

その後、上記管内面に軟０つ併用の水溶性フラックスを
注入し、つづいて軟ロウ材（Ｓｎ−Ｐｂ−６：４）　２
．　Ｏｍｒｔｒφ、艮す２０００　ｔｒｖｎ　ヲ挿入し
、コｔ’ＬにＮ２ガス流通下の高周波インダキシコンヒ
ーターの中を毎分１０＃のスピードで通過さゼ、メツシ
ュ状シー１一部材を密着固定した。また、加熱による酸
化を防止するために加熱直後にＮ２ガスによる冷却を行
１ｚい、その後、管内面を水洗したあと、全長に亘って
ロウ付が完全であることをｒｖ認した。

なお、上記伝熱管を外径が８．４０ｍｍφになるまで全
長に亘ってプラグ通しにＪ：る機械拡管をおこなったが
メツシュ状シート部拐の剥離は認められなかった。

また、上記各実施例の伝熱管を第５図に示ず電熱特性試
験装買で試験した。この装置中、Ｔは渇仰センサ、Ｐは
圧力計、ＰＤは外圧計、３０はポンプ、３１はバルブ、
３２は流母計、３３は膨張弁、３４はコンプレッサ、３
５はサブコンプレッサ、３６はサブエバボイラ、３７は
Ｂ’ｆＱ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、５ｍ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（１（＃／Ｈ）　　４０，６０，８０　　４０
，６０．８０蒸発温度（’Ｃ）　　　　５　　　　　５
付近過熱度（’Ｃ）　　　　　５±０．５　　５付近凝
縮温度（’Ｃ）　　　　４５．　　　　　４５過冷却度
（’Ｃ）　　　１０±０．５５±０．５水０（１７分）
　　　　９．０　　　　　９．０水温（’Ｃ）　　　　
　１５〜２５２５〜３５この場合、それぞれの冷媒の流
量（Ｋｇ／　ｔ−ｌ　）　ｆＱに冷媒系が安定するよう
に水温を１１１１１ｊｌｌ　Ｌ、、この恒温水は供試管
３８に流入り゛る冷媒に対し向流となるようにバルブ操
作した。第５図矢印Δ、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
、それぞれ凝縮試験の場合の冷媒および水の流れる方向
を丞している。

この試験の結果、上記各実施例で得られた伝熱管は、第
６図に示ずような殴れた伝熱特性を石づることがわかっ
た。なお、比較例は平滑銅管おＪ：び溝付管５ｍの場合
の結果である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ω、山１．（Ｃ１ないし第４図はこの発明の詳
細な説明するためのもので、第１図（ａ）、山）、（Ｃ
）はそれぞれ伝熱管内面に密着固定されるメツシュ状シ
ート部材の斜視図、第２図は伝熱管製造途中の要部の側
面図、第３図は伝熱管製造途中の側断面図、第４図は製
造された伝熱管の側断面図、第５図はこの発明の方法に
より製造した伝熱管の伝熱特性を測定するのに好適な試
験装置の（１４成図、第６図は前記試験装置によって測
定したこの発明方法により製造した伝熱管の伝熱特性値
を示ずグラフである。 １．２・・・・・・メツシュ状シート部材（編組体）、
１ａ、２ａ・・・・・・細線、３・・・・・・メツシュ
状シート部材（エキスパンデッドメタル）、４・・・・
・・芯金棒、５・・・・・・管体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅または銅合金製の内面平滑または内面溝付の管
   体より若干小径の芯金棒にメッシュ状シート部材を円筒
   状またはスパイラル状に巻きつけ、このメッシュ状シー
   ト部材を芯金棒ごと前記管体内に挿入し、そのままこの
   管体を引抜き加工により縮径し、さらにこの管体を２面
   矯正口またはつづみ型ロール矯正機を通過させ、その後
   前記芯金棒のみを前記管体から抜き出して管体内面にメ
   ッシュ状シート部材が密着固定されてなる伝熱管を得る
   熱交換器用伝熱管の製造方法。
2. （２）メッシュ状シート部材が銅細線または銅合金細線
   からなる編組体であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の熱交換器用伝熱管の製造方法。
3. （３）メッシュ状シート部材が銅板または銅合金板から
   形成されたエキスパンデッドメタルであることを特徴と
   す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。