TWI524952B - 不鏽鋼製可撓性管 - Google Patents

Description

不鏽鋼製可撓性管 發明領域

本發明係有關於一種不鏽鋼製可撓性管。

本申請案係基於2009年11月5日已於日本提申之特願2009-253978號而主張優先權，並在此援用其內容。

發明背景

空調機係使用冷媒之熱交換器，其配管一般則使用導熱性優良之銅管。又，銅管不僅導熱性優良，加工性亦如是，故無關導熱性之室內外機之連接配管亦使用銅管。在此，一般家用空調機僅需配管長4~5m程度即可充分進行連接。然而，大樓及吊車等業務用空調機則因室內機與室外機多設於分離處所，故連接配管超過10m，視實際需要亦可能需用100m左右。此時，現有之銅管因板厚在0.8mm以上，故重量較大，而有運輸性較差之問題。又，空調機之冷氣能力不同，將使連接配管之管徑增大，故進行配管之彎曲加工需要彎曲機類之彎曲裝置。進而，由於不易延長配管，而有配管彼此之連接作業增加等施工性極差之問題。

此外，由於配管之重量增加，而易於配管垂吊處所發生屏蔽管之破裂。因此，亦有配管外面容易結露而使配管容易生鏽之問題，故現狀下時而使用結露防止片以避免屏蔽管之破裂。

為解決上述問題，首先，關於輕量化，已檢討使用較銅為輕之鋁合金之應用(參照諸如專利文獻1)。然而，使用鋁管時，將為進行連接而於兩端熔接銅管，故有加工耗時與成本較高之問題。

另，不鏽鋼因其優良之耐蝕性而使用於屋內外之各種供水、熱水供應、氣體用配管等。又，不鏽鋼因強度較大，故板厚可較薄而構成可撓性管。藉此，可如銅及鋁管般進行一定程度之彎曲加工(參照諸如專利文獻2)，板厚較薄則可較習知之銅管更為大幅輕量化。該等不鏽鋼製之可撓性管多使用SUS304、304L、316、316L之沃斯田鐵系不鏽鋼。與沃斯田鐵系不鏽鋼相較，更為廉價而加工硬化較少之肥粒鐵系不鏽鋼製之可撓性管則已檢討對汽車排氣系統之應用(參照諸如專利文獻3)。

因此，本發明人等進行了鑽研檢討，而檢討了可撓性管之彎曲加工性及擴口加工性，以使用肥粒鐵系不鏽鋼對空調機進行連接，而發現了其原料及波形形狀之條件(參照專利文獻4)。然而，實際對空調機連接上述可撓性管而加以評價後，則確定當冷媒氣體流動增強，推測可能產生由可撓性管之波形形狀所導致之流體噪音。

上述流體噪音可推測等同於在瓦斯加熱器及鍋爐等熱交換器中，由導管、導熱管群及機體內之流動等3種導致產生之氣柱共鳴現象。已知在流動於導管內之氣體流速之上昇同時，導熱管群所放出之卡門渦之頻率將增大，並與導管之氣柱共鳴頻率一致而產生噪音(非專利文獻1)。可推測在可撓性管中，伴隨氣體之流動，波形形狀所導致產生之卡門渦之頻率及其與可撓性管之共鳴頻率一致，而產生流體噪音。該等可撓性管之流體噪音之對策，則已檢討了諸如設有可使管內部流動之空氣不流入多數溝槽之壁面之可撓性管(參照諸如專利文獻5、6)。然而，專利文獻5、6所揭露之方法則有工業上之安定製造之成本甚高之問題。

【先行技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】特開2003-275832號公報

【專利文獻2】特開2006-177529號公報

【專利文獻3】特開平11-159616號公報

【專利文獻4】特開2009-185351號公報

【專利文獻5】特開2008-220922號公報

【專利文獻6】特開2006-64126號公報

【非專利文獻】

【非專利文獻1】「實例學習流體相關振動」，日本機械學會編，技法堂出版，2003年，第2章，P.90

本發明係有鑑於上述問題而設計者，目的在提供一種較為經濟，可改善施工時之彎曲加工性，並避免產生推測乃冷媒氣體之流動所導致之流體噪音之不鏽鋼製可撓性管。

本發明人等為解決上述問題而反覆鑽研檢討之結果，獲知為確保施工時之彎曲加工性，宜增大可撓性管之波形形狀(參照專利文獻4)，而，為抑制流體噪音，則宜儘可能接近直管形狀。其次，為兼顧上述相反之特性，則使用各種不鏽鋼，就可兼顧可撓性管之彎曲加工性與流體噪音之抑制之形狀進行了檢討。其結果，發現了管料外徑與可撓性管之山間間距與谷部深度之關係甚為重要，而完成本發明。

本發明之一態樣之不鏽鋼製可撓性管由原料板厚0.2~0.4mm以下之金屬不鏽鋼所構成，具有形成波形形狀之可撓部，管料外徑為d(mm)時，前述波形形狀符合管料外徑d/谷部深度Dd：15~23，且管料外徑d/山部至山部之間距P：2.5~5.5之條件。

本發明一態樣之不鏽鋼製可撓性管亦可於其兩端或單端設有管料部。

本發明一態樣之不鏽鋼製可撓性管亦可將前述管料部與前述波形形狀所構成之可撓部交互分別配置於複數處所。

本發明一態樣之不鏽鋼製可撓性管亦可將前述可撓性管之整體構成繞轉成螺旋狀之線捲形狀。

本發明一態樣之不鏽鋼製可撓性管亦可於其兩端或單端設有管料部，進而，前述管料部之雙方或單方亦可設有擴口加工部。

依據本發明一態樣之不鏽鋼製可撓性管，藉將原料板厚與波形形狀規定如上，則可使諸如空調機，尤其業務用之空調機室內外機之連接配管及空調機機器用之配管輕量化。又，可進行施工時之彎曲加工，進而，可抑制冷媒氣體之流動所導致之流體噪音。

可撓性管之兩端或單端均設有管料部時，可於施工現場進行連接所需之擴口加工，並連接室內外機及配管彼此。又，管料部與波形形狀部(可撓部)交互分別配置於複數處所時，可於任意位置中斷再連接。

可撓性管之整體呈繞轉成螺旋狀之線捲形狀時，則可運輸任意長度之可撓性管，並提昇施工性。

可撓性管之兩端或單端設有管料部，進而其管料部之雙方或單方設有擴口加工部時，則無須於施工現場進行擴口加工，便可立即進行連接。

圖式簡單說明

第1圖係顯示本發明之實施例之不鏽鋼製可撓性管之模式截面圖。

第2圖係說明本發明之實施例之不鏽鋼製可撓性管之模式圖，且為顯示捲成線捲狀之狀態之立體圖。

第3圖係說明本發明之實施例之不鏽鋼製可撓性管之模式圖，且為顯示可撓性管之波形形狀與施工時之彎曲加工性及流體噪音之關係之圖表。

用以實施發明之形態

以下，就本發明一態樣之不鏽鋼製可撓性管之實施例，適當參照第1~3圖加以說明。另，本實施例係詳細說明本發明一態樣之不鏽鋼製可撓性管之旨趣以更深入促進理解者，故無特別指明時，則非用以限定本發明者。

第1圖係本發明之實施例之不鏽鋼製可撓性管10之截面圖。

本發明之一態樣之不鏽鋼製可撓性管(以下，時而簡稱為可撓性管)10係如第1圖所示，以板厚0.2~0.4mm以下之不鏽鋼為原料而形成。管料外徑為d(mm)時，可撓性管10所形成之波形形狀大略構成符合管料外徑d/谷部深度Dd：15~23，且，管料外徑d/山部至山部之間距P：2.5~5.5之條件。

如第1圖所示，可撓性管10包含設於端部之擴口加工部14、管料部12、呈波形形狀之可撓部20。可撓部20形成有沿行可撓性管10之周面之圓周方向之獨立山部22與谷部24交互配置而成之波形形狀。又，喇叭螺帽30則在可旋轉及滑動自如之狀態下為可撓性管10所***。

喇叭螺帽30可依預定之扭矩固裝，而使用於連接配管彼此，一般係於擴口加工前***可撓性管。

可撓部20之波形形狀並無特別之限制，諸如山部之頂部、谷部之底部之形狀一般均呈曲面，但亦可為銳角之凸部。

就可撓部20之波形形狀參照第1圖詳細說明如下。

本發明之一態樣中，可撓部20之波形形狀與管料外徑d之大小之關係甚為重要。本發明之一態樣中，山部外徑dm(mm)與谷部外徑dv(mm)之差之1/2定為谷部深度Dd(mm)，山部頂部至隣接山部頂部之長度則定為波形形狀之間距P(mm)。管料外徑d(mm)與谷部深度Dd(mm)之比(d/Dd)宜在15~23之範圍內，且管料外徑d(mm)與波形形狀之間距P(mm)之比(d/P)宜在2.5~5.5之範圍內。而，d/Dd為17~21.5，且d/P為2.5~4則更佳。

管料外徑d/谷部深度Dd小於15時，管料外徑之相對之谷部深度將增大，而使彎曲加工時之變形分散至若干波部而不易挫曲，並提昇施工性。然而，波形形狀所導致之卡門渦之頻率與可撓性管之氣柱共鳴頻率將一致而容易產生流體噪音。又，管料外徑d/谷部深度Dd大於23時，相對地谷部深度將減小，而可抑制流體噪音。然而，施工時之彎曲加工性將劣化。

又，管料外徑d/間距P小於2.5時，相對地谷部深度較小，而可抑制流體噪音。然而，施工時之彎曲加工性將劣化。又，管料外徑d/間距P大於5.5時，相對地谷部深度較大，而可提昇施工性。然而，將易產生流體噪音。

關於上述波形形狀之規定，將於後述之實施例中加以檢討。基於後述之表2所示之實施例之資料，就施工時之彎曲加工性及流體噪音之產生加以整理之結果則顯示於第3圖。

本發明之一態樣中，所謂「管料」一般係指使用鋼帶或鋼板而藉電阻熔接或電弧熔接製成之管體，本發明之一態樣中，則包含冷拉管。其次，所謂「管料部」則指未設有可撓部之處所。

管料部12之處所並無特別之限制，亦可配置於可撓部20之兩側或單側，或交互配置複數之管料部12與複數之可撓部20。

管料外徑d並無特別之規定。然而，舉例言之，家用空調機連接配管中，冷媒液用配管之管料外徑為6.35mm，而冷媒氣體用配管之管料外徑則為9.52mm。一般係使用上述2種管料外徑之配管。業務用大型空調機之冷媒液用配管係使用管料外徑9.52mm之配管及4分管。又，冷媒氣體用配管則使用4分管及管料外徑15.88mm、19.05mm之配管等。又，此外，用於空調機時亦時而使用管料外徑大於20mm之配管。

因此，本發明中，宜在6~30mm之範圍內適當決定管料外徑d。

本發明之一態樣中，作為可撓性管10之原料之不鏽鋼之板厚為0.2~0.4mm。不鏽鋼之板厚小於0.2mm時，作為可撓性管之強度將降低。進而，擴口加工時將無法加工至預定之擴管率，而將於擴口加工先端部(擴口加工部)發生皺摺(破裂)。進而，考量市場上之接受性，而將不鏽鋼之板厚下限定為0.2mm。又，不鏽鋼之板厚大於0.4mm時，施工現場之彎曲加工性將明顯降低。

故而，作為原料之不鏽鋼之板厚設為0.2~0.4mm。

本發明之一態樣所使用之不鏽鋼之組成並無特別之限制。舉例言之，JIS已有規定者，若為沃斯田鐵系不鏽鋼，則可使用SUS304、304L、316、316L等。又，若為肥粒鐵系不鏽鋼，則可使用SUS430、SUS430J1L、SUS430LX、SUS436L、SUS436J1L、SUS444等。肥粒鐵系不鏽鋼未如沃斯田鐵系不鏽鋼般含有多量之Ni，故較為廉價。又，肥粒鐵系不鏽鋼與沃斯田鐵系不鏽鋼相較，其加工硬化較少，故施工性優良。

本發明之一態樣中，可撓性管之製造方法並無特別之限制。舉例言之，可例舉使用板厚0.2~0.4mm之不鏽鋼板，藉既有之方法製成管料作為熔接管或冷拉管，接著對前述管料壓附刃狀之模具而形成波形形狀之方法。又，可例舉使用凹凸軋輥而於不鏽鋼板上形成波形，然後捲起業經波形成形之鋼板同時進行熔接而製成可撓性管之方法等。

依據本發明之一態樣，可撓部20之波形形狀符合管料外徑d/谷部深度Dd：15~23，且管料外徑d/山部至山部之間距P：2.5~5.5之條件時，施工時之彎曲加工性與冷媒氣體之流動所導致之流體噪音之抑制，雙方均可獲實現。

又，本發明之一態樣之不鏽鋼製可撓性管於兩端或單端設有管料部，而可輕易進行擴口加工。因此，可於施工現場進行連接所需之擴口加工，而連接室內外機及配管彼此。尤其，採用交互配置有複數之可撓部與複數之管料部之長形可撓性管時，可於施工現場對應所需之長度而於任意位置上裁切管料部，而製得於端部設有管料部之可撓性管。

第1圖所示之可撓性管10之一例係可撓部20乃由分別獨立之山部22與谷部24按一定之間距排列而成者(單一間距型)，但並不受限於此。舉例言之，亦可於周面部上呈螺旋狀形成山部與谷部。又，實際上使用可撓性管10作為配管時，通常之家用空調機需要4~5m程度長度之連接配管。而，大樓及吊車等之配管則長達10m以上，視情形而長達100m左右者亦不少。上述狀況下，一旦考量運輸之便利性等，則如第2圖所示之可撓性管40之一例般，整體宜為捲成線捲狀之線捲形狀(線捲內管)。藉上述構造，可撓性管之長度愈長，愈可較習知之銅管更為輕量化。因此，可運輸任意長度之可撓性管，而改善施工時之運輸性及包括處理在內之施工性。另，第2圖所示之一例中，可撓部20與管料部12係於同一位置上進行捲束。然而，亦可改變可撓部與管料部之長度，或改變捲束線捲直徑，而使可撓部與管料部之位置錯開。

第1圖所示之可撓性管10之一例中，於端部設有擴口加工部14。然而，亦可不設該擴口加工部，而將管料部12配置於可撓性管10之端部，或將可撓部20配置於端部上。又，擴口加工部14、管料部12或可撓部20亦可設於可撓性管10之兩端，或僅設於一端。

於可撓性管10之端部之雙方或單方設有擴口加工部14時，可不於施工現場進行擴口加工而立即進行連接。

如以上之說明，依據本發明之一態樣之不鏽鋼製可撓性管，如上述般規定原料板厚與波形形狀，即可使諸如空調機尤其業務用之空調機室內外機之連接配管及空調機機器用之配管輕量化。又，並可實現施工時之彎曲加工，進而抑制冷媒氣體之流動所導致之流體噪音。因此，產業上之利用效果甚大。

【實施例】

以下，例舉本發明之一態樣之不鏽鋼製可撓性管之實施例，而更具體說明本發明之一態樣。然而，本發明之一態樣不受限於以下之實施例，亦可在符合前述旨趣之範圍內適當變更而進行實施，其等均包含在本發明之技術範圍內。

[可撓性管之製造]

首先，使用包含表1所示之成分、板厚則如表2所示之鋼板，製成了9.52mmΦ、15.88mmΦ或19.05mmΦ之TIG熔接管。另，鋼種A係SUS430LX，鋼種B係SUS304。

其次，使用上述TIG熔接管，依循表2之記載，交互配置複數長度170mm之可撓部與長度30mm之管料部，而製成全長4m之長形可撓性管。接著，為方便運輸而將可撓性管捲成線捲狀，而製成線捲直徑約為1m之可撓性管線捲內管。

就上述可撓性管線捲內管，則藉裁切波形形狀部(可撓部)所夾設之管料部，而將兩端設有管料部而中央部設有波形形狀之可撓部之可撓性管裁成約1m之長度。接著，使用裁出之可撓性管，就彎曲加工性與流體噪音有無產生，按後述之步驟加以評價。

[評價測試]

就上述步驟所製得之可撓性管，按以下說明之步驟進行了評價。

另，對實際之空調機連接製成之全部可撓性管，而評價流體噪音有無產生，甚為困難。故，以下說明之流體噪音有無產生之評價係作為簡易評價而實施者。其次，就若干之可撓性管線捲內管以相同之條件再製1卷，並予以供作空調機測試之用。藉此，而確認了實際機器上之異響有無產生。

[彎曲加工性] (測試方法)

就彎曲加工性，已假設實際之空調機施工，而對可撓性管使用彎曲半徑為300mm之彎曲機進行90度彎曲而加以評價。

(評價基準)

依上述測試方法，彎曲加工時未發生挫曲及扁平者為合格，已發生挫曲及扁平者則不合格。結果顯示於表2。

<流體噪音有無產生> (測試方法)

對實際之空調機連接全部可撓性管而加以評價甚為困難。故，對可撓性管之一端連接了橡皮管。其次，自氣體鋼瓶經橡皮管朝可撓性管按1氣壓下5L/min之流量流入空氣，而加以評價。

(評價基準)

朝可撓性管之內部按1氣壓下5L/min之流量流入空氣，同時在可撓性管之距離未連接有橡皮管之他端50cm之位置上，使用噪音計測量了流體噪音。一般而言，未產生流體噪音時之噪音音量在50dB以下，若為50dB以上，則已產生流體異響。又，若在60dB以上，則形成刺耳之笛音般之流體異響。因此，測量值在50dB以下者為合格，測量值在50dB以上者為不合格。

<空調機連接測試> (測試方法)

就上述流體噪音測試中合格之可撓性管與不合格之可撓性管之一部分，實際上予以連接至空調機而加以評價。

(評價基準)

對空調機連接了可撓性管線捲內管。其次，於空調機室內外機之距離配管1m之位置固定噪音計而測定有無產生異響。與上述之流體噪音有無產生之測試方法相同，測量值在50dB以下者為合格，測量值為50dB以上者為不合格。

表1已顯示可撓性管之原料鋼種(成分組成)，表2則顯示評價結果之一覧。

[評價結果]

如表2所示，就彎曲加工性而言，板厚在本實施例之規定範圍之0.2~0.4mm內之第1~7實施例，已實現90度彎曲。而，板厚不符本實施例之規定範圍之第1比較例及波形形狀不符本實施例之規定範圍之第2、3比較例則極為堅硬，因此不易彎曲，而於中途挫曲。由此可知，第1~3比較例之可撓性管極難以應用於藉人力進行彎曲加工之空調機室內外機之連接配管等用途。

就流體噪音而言，板厚及波形形狀符合本實施例之規定範圍之第1~7實施例即便朝內部流入空氣，亦已確認不致產生笛音般之異響。然而，波形形狀不符本實施例之規定範圍之第4、5、6比較例則產生了笛音般之異響。由此可知，第4~6比較例之可撓性管極難以應用於空調機連接配管等。

其次，對實際之空調機連接上述之流體噪音測試中合格之第3、5、6實施例與不合格之第5比較例之可撓性管而評價異響有無產生。結果，第3、5、6實施例未產生異響。相對於此，第5比較例則產生了笛音般之異響。如上所述，已確認了與上述流體噪音之測試結果相同之結果。

又，如上所述，已就表2所示之實施例及比較例之資料，整理施工時之彎曲加工性及流體噪音之產生之結果，而顯示於第3圖之圖表。第3圖之圖表中之「○合格」、「×不合格」之標示位置上，左側係彎曲加工性之評價結果，右側係流體噪音之產生之評價結果。

由第3圖之圖表可知，構成本實施例所規定之波形形狀之實施例(本實施例所規定之範圍內)之可撓性管在施工時之彎曲加工性及流體噪音之產生之評價上，均屬合格(○)，在該等各特性上表現均優良。

由以上說明之實施例之結果，可知本發明之一態樣之不鏽鋼製可撓性管甚為經濟，且可改善施工時之彎曲加工性，並避免推測乃因冷媒氣體之流動所導致之流體噪音之產生。

產業上之可利用性

依據本發明之一態樣之不鏽鋼製可撓性管，其施工時之彎曲性優良，並可抑制流體噪音。又，與習知之銅管相較，可實現輕量化，並大幅改善施工性。因此，本發明之一態樣之不鏽鋼製可撓性管可利用作為諸如空調機連接配管，而具極大之產業上之利用價值。

10．．．可撓性管

12．．．管料部

14．．．擴口加工部

20．．．可撓部

22‧‧‧山部

24‧‧‧谷部

30‧‧‧喇叭螺帽

40‧‧‧可撓性管

d‧‧‧管料外徑

Dd‧‧‧谷部深度

dm‧‧‧山部外徑

dt‧‧‧外徑

dv‧‧‧谷部外徑

Dw‧‧‧間距

P‧‧‧間距

第1圖係顯示本發明之實施例之不鏽鋼製可撓性管之模式截面圖。

第2圖係說明本發明之實施例之不鏽鋼製可撓性管之模式圖，且為顯示捲成線捲狀之狀態之立體圖。

第3圖係說明本發明之實施例之不鏽鋼製可撓性管之模式圖，且為顯示可撓性管之波形形狀與施工時之彎曲加工性及流體噪音之關係之圖表。

10．．．可撓性管

12．．．管料部

14．．．擴口加工部

20．．．可撓部

22．．．山部

24．．．谷部

30．．．喇叭螺帽

d．．．管料外徑

Dd．．．谷部深度

dm．．．山部外徑

dt．．．外徑

dv．．．谷部外徑

Dw．．．間距

P．．．間距

Claims (6)

1. 一種不鏽鋼製可撓性管，由原料板厚0.2~0.4mm之金屬不鏽鋼所構成，具有形成波形形狀之可撓部，管料外徑為d(mm)時，前述波形形狀符合管料外徑d/谷部深度Dd：17~21.5，且管料外徑d/山部至山部之間距P：2.5~4之條件，使1氣壓之空氣以5L/min之流量從不鏽鋼製可撓性管之一端流入內部時，距離前述不鏽鋼製可撓性管之另一端50cm之位置的流體噪音音量小於50dB。
2. 如申請專利範圍第1項之不鏽鋼製可撓性管，其兩端或單端設有管料部。
3. 如申請專利範圍第2項之不鏽鋼製可撓性管，前述管料部與前述波形形狀之可撓部交互分別配置於複數處所。
4. 如申請專利範圍第1~3項中任1項之不鏽鋼製可撓性管，前述可撓性管之整體呈繞轉成螺旋狀之線捲形狀。
5. 如申請專利範圍第1~3項中任1項之不鏽鋼製可撓性管，其兩端或單端設有管料部，進而，前述管料部之雙方或單方設有擴口加工部。
6. 如申請專利範圍第4項之不鏽鋼製可撓性管，其兩端或單端設有管料部，進而，前述管料部之雙方或單方設有擴口加工部。