JP2017193396A - 渦巻きコイル積層体及び渦巻きコイル積層体の積み重ね体 - Google Patents

Abstract

【解決課題】多層に巻かれたコイルから銅管を繰り出す時に、銅管の繰り出しトラブルの問題が生じ難い高強度銅からなる銅管の多層コイルを提供すること。【解決手段】銅管が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイルが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、多数積層されているコイル積層体であり、Ａ層渦巻きコイルと、Ｂ層渦巻きコイルと、からなり、該Ａ層渦巻きコイルと該Ｂ層渦巻きコイルとが交互に繰り返されており、各層の該渦巻きコイルの銅管は、曲率半径が連続して変化し、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より小さくなるように巻かれており、該銅管は、Ｃｕ含有量が９５質量％以上且つ０．２％耐力値σ０．２が７０ＭＰａ以上の銅管であることを特徴とする渦巻きコイル積層体。【選択図】図１

Description

本発明は、エアコン、エコキュートなどのクロスフィン型熱交換器の伝熱銅管として用いられる銅管が巻き回されている積層コイルに関する。

従来より、ルームエアコン、パッケージエアコンなどの空調機用熱交換器、冷凍機等の伝熱管又は冷媒配管には、銅管が用いられてきたが、これらの銅管は、銅又は銅合金から所定の加工が施された後、コイル状に巻かれ、次いで、焼鈍等の熱処理が施された後、エアコンメーカー等に搬送される。そして、コイル状に巻かれた銅管は、エアコンメーカーで巻き解かれ、それぞれの用途に応じた形状に加工されて使用される。

コイル状に巻かれた銅管としては、レベルワウンドコイルが一般的である。このレベルワウンドコイルは、銅管をボビンにコイル状に整列巻し、それを多数積層させることにより作製される。具体的には、例えば、図１２〜図１４に示すように、先ず、銅管２２が、コイルからの取り外し可能なボビン２１の内筒２４の周りに端から他端まで（図１３中、符号２５で示す矢印の方向）、コイルの中心軸の延長方向に整列巻されて、一層目の整列巻きコイル２３ａが形成され、次いで、一層目の上に、一層目とは反対の方向（図１３中、符号２６で示す矢印の方向）に、銅管が整列巻されて、二層目の整列巻きコイル２３ｂが形成される。そして、これが繰り返されて、銅管が整列巻きされている整列巻きコイルが、コイルの中心軸に対し垂直な方向に多層積層されているレベルワウンドコイル２１が作製される。

そして、作製されたレベルワウンドコイル２０は、図１４に示すように、コイルの中心軸の延長方向が垂直方向になるように、敷板１６上に置かれて、エアコンメーカー等に搬送され、エアコンメーカー等で、レベルワウンドコイルの内側から、銅管２２が繰り出されて、コイルが巻き解かれる。図１５に示すように、レベルワウンドコイル２０が、コイルの中心軸の延長方向３３が垂直方向になるように置かれると、レベルワウンドコイル２０には、上から下に向かって順に巻き解かれる整列巻きコイル２３ａと、反対に、下から上に向かって順に巻き解かれる整列巻きコイル２３ｂとが、交互に存在する。そして、コイルの巻き解き時において、上から下に向かって順に巻き解かれる整列巻きコイル２３ａが、一番下の銅管２２ａまで巻き解かれたら、次は、一つ外側の整列巻きコイル２３ｂが、今度は、下から上に向かって順に巻き解かれることになる。下から上に向かって順に巻き解かれる整列巻きコイル２３ｂの一番下の銅管２２ｂには、その層の全銅管の重さがかかっているため、一番下の銅管２２ｂが敷板１６に接していたのでは、一番下の銅管２２ｂが敷板１６と上にある銅管との間に挟まって、銅管２２ｂの繰り出しができなくなる。

そこで、特開２００２−３７０８６９号公報（特許文献１）には、図１６に示すように、コイルの中心軸の延長方向が垂直方向になるように置いた時に、下から上に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイル２７ｂについては、上から下に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイル２７ａよりも上方に引き上げて、整列巻きコイル２７ｂの一番下の銅管２２ｂの下と敷板１６との間に隙間を形成させることにより、一番下の銅管２２ｂが敷板１６と上にある銅管との間に挟まるのを防ぐレベルワウンドコイル（いわいる段落ちコイル）が開示されている。この段落ちコイルでは、上から下に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイルの一番下の銅管と敷板との間に形成される隙間の大きさは、銅管の銅管径の半分程度に設定される。

特開２００２−３７０８６９号公報

レベルワンドコイルが上に置かれる敷板は、運搬時にコイルの一番下の銅管が潰れないように、ある程度柔らかい材質でなければならない。そのため、特許文献１の段落ちレベルワウンドコイルでは、上から下に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイルの一番下の銅管は、敷板にある程度めり込むことになる。

そして、上から下に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイルの一番下の銅管の敷板へのめり込みが大きくなり過ぎると、下から上に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイルの一番下の銅管までもが、敷板に接触してしまい、一番下の銅管が繰り出されるときに、敷板により抵抗を受けて、一番下の銅管に余分な力がかってしまう。そのため、そのことが、銅管の折れを発生させてしまい、繰り出しトラブルの原因になるという問題があった。特に、銅管の径が小さくなる程、特に銅管径が５ｍｍ以下になると、下から上に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイルの一番下の銅管と敷板との間の隙間が小さくなるため、このような銅管の繰り出しトラブルの問題が起こり易い。

また、図１６に示すような段落ちレベルワウンドコイルでは、銅管は、他の銅管と重なりが密であるため、最終熱処理時に、銅管同士の溶着による貼り付きが起こった場合、線状に長く貼り付きが起こる。そのため、銅管を繰り出す時に、銅管が剥がれ難くなり、それが銅管の折れを発生させてしまい、繰り出しトラブルの原因となるという問題があった。

また、σ０．２が７０ＭＰａ未満の純銅軟質材からなる銅管では、銅管が巻き解かれる際、上方に繰り出された銅管が、下方の巻き解かれた銅管の自重により直状に整直され、コイルの巻き径が小さくなり、コイルの中心軸の方へ引き寄せられることで、銅管がコイルの巻列より離れるため、未だ巻き解かれていないコイルの内側の銅管に引っ掛かること無く繰り出される。それに対して、σ０．２が７０ＭＰａ以上の高強度銅からなる銅管では、この自重による整直が生じ難いため、下方の巻き解かれた銅管が巻き曲率を保ったまま、バネ状の螺旋管となって上方に繰り出されることになる。そのため、繰り出し時に、未だ巻き解かれていないコイルの内側の銅管に、曲率を保ったままの巻き解かれた銅管が引っ掛かる繰り出しトラブルが生じ易い。

また、高強度銅からなる銅管では、最終熱処理温度が高いため、熱処理時の銅管同士の融着による貼り付きが生じ易くなるので、貼り付きが原因の繰り出しトラブルが起こり易い。

従って、本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決することであり、多層に巻かれたコイルから銅管を繰り出す時に、上記のような銅管の繰り出しトラブルの問題が生じ難い高強度銅からなる銅管の多層コイルを提供することにある。

上記課題は、以下に示す本発明により解決される。
すなわち、本発明（１）は、銅管が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイルが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、多数積層されているコイル積層体であり、
最も内側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も内側と繋がり且つ最も外側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も外側に繋がるＡ層渦巻きコイルと、最も外側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も外側と繋がり且つ最も内側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も内側に繋がるＢ層渦巻きコイルと、からなり、
該Ａ層渦巻きコイルと該Ｂ層渦巻きコイルとが交互に繰り返されており、
各層の該渦巻きコイルの銅管は、曲率半径が連続して変化し、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より小さくなるように巻かれており、
該銅管は、Ｃｕ含有量が９５質量％以上且つ０．２％耐力値σ０．２が７０ＭＰａ以上の銅管であること、
を特徴とする渦巻きコイル積層体を提供するものである。

また、本発明（２）は、（１）の渦巻きコイル積層体が、コイル積層体の中心軸の延長方向に、２以上積み重ねられており、
上下の渦巻きコイル積層体の銅管が、接続部材で繋がれていること、
を特徴とする渦巻きコイル積層体の積み重ね体を提供するものである。

本発明によれば、多層に巻かれたコイルから銅管を繰り出す時に、上記のような銅管の繰り出しトラブルの問題が生じ難い高強度銅からなる銅管の多層コイルを提供することができる。

本発明の渦巻きコイル積層体の形態例の模式的な斜視図である。 図１に示す渦巻きコイル積層体の平面図である。 図１に示す渦巻きコイル積層体の側面図である。 図１に示す渦巻きコイル積層体の断面図である。 図１に示す渦巻きコイル積層体中の各層の渦巻きコイルを示す平面図である。 Ａ層渦巻きコイル１つ分の断面図及び側面図である。 Ｂ層渦巻きコイル１つ分の断面図及び側面図である。 Ａ層渦巻きコイルの稜線とＢ層渦巻きコイルの稜線の位置関係を示す図である。 図１に示す渦巻きコイル積層体から銅管を繰り出している様子を示す模式的な斜視図である。 図１に示す渦巻きコイル積層体から銅管を繰り出している様子を示す模式的な断面図である。 図４（ａ）中の符号Ａで示す部分の拡大図である。 渦巻きコイル積層体が、コイル積層体の中心軸の延長方向に２つ積み重ねられている渦巻きコイル積層体の積み重ね体を示す模式図である。 上下の渦巻きコイル積層体の銅管が、接続部材で繋がれる様子を示す模式図である。 従来のレベルワンドコイルが作製される様子を示す図である。 従来のレベルワンドコイルが作製される様子を示す図である。 従来のレベルワンドコイルを示す図である。 従来のレベルワンドコイルから銅管を繰り出す様子を示す図である。 従来のレベルワンドコイルから銅管を繰り出す様子を示す図である。

本発明の渦巻きコイル積層体は、銅管が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイルが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、多数積層されているコイル積層体であり、
最も内側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も内側と繋がり且つ最も外側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も外側に繋がるＡ層渦巻きコイルと、最も外側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も外側と繋がり且つ最も内側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も内側に繋がるＢ層渦巻きコイルと、からなり、
該Ａ層渦巻きコイルと該Ｂ層渦巻きコイルとが交互に繰り返されており、
各層の該渦巻きコイルの銅管は、曲率半径が連続して変化し、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より小さくなるように巻かれており、
該銅管は、Ｃｕ含有量が９５質量％以上且つ０．２％耐力値σ０．２が７０ＭＰａ以上の銅管であること、
を特徴とする渦巻きコイル積層体である。

本発明の渦巻きコイル積層体の形状について、図１〜図６を参照して説明する。図１は、本発明の渦巻きコイル積層体の形態例の模式的な斜視図である。図２は、図１に示す渦巻きコイル積層体の平面図である。図３は、図１に示す渦巻きコイル積層体の側面図であり、図３（ａ）は、図２中の符号１１で示す矢印の方向から見た図であり、図３（ｂ）は、図２中の符号１２で示す矢印の方向から見た図である。図４は、図１に示す渦巻きコイル積層体の断面図であり、図４（ａ）は、図１中のｘ−ｘ線断面図であり、図４（ｂ）は、図１中のｙ−ｙ線断面図である。図５Ａは、図１に示す渦巻きコイル積層体中の各層の渦巻きコイルを示す平面図であり、図５Ａ（ａ）は、Ａ層渦巻きコイル１つ分を取り出した図であり、図５Ａ（ｂ）は、Ｂ層渦巻きコイル１つ分を取り出した図であり、それぞれ、左が渦巻きコイルの平面図であり、右が銅管の稜線を示す図である。図５Ｂの上の図は、Ａ層渦巻きコイル１つ分の断面図であり、図５Ｂの下の図は、Ａ層渦巻きコイル１つ分の側面図である。図５Ｃの上の図は、Ｂ層渦巻きコイル１つ分の断面図であり、図５Ｃの下の図は、Ｂ層渦巻きコイル１つ分の側面図である。図６は、渦巻きコイル積層体中での、Ａ層渦巻きコイルの稜線とＢ層渦巻きコイルの稜線の位置関係を示す図である。

図１〜図４に示すように、渦巻きコイル積層体１は、１本の連続した銅管２で作製されており、銅管２が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイル３が、コイル積層体の中心軸の延長方向１３に、多数積層されているコイル積層体である。つまり、渦巻きコイル積層体１は、一番上の層の渦巻きコイルから、一番下の層の渦巻きコイルまで、一続きの銅管２で作製されている。

渦巻きコイル積層体１は、２種類の渦巻きコイル、すなわち、Ａ層渦巻きコイル３ａとＢ層渦巻きコイル３ｂとからなり、コイル積層体の中心軸の延長方向１３に、Ａ層渦巻きコイル３ａとＢ層渦巻きコイル３ｂとが交互に繰り返し積層されている。

図５に示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａは、最も内側５ａが１つ上の層の渦巻きコイルの最も内側５ｂと繋がり且つ最も外側４ａが１つ下の層の渦巻きコイルの最も外側４ｂに繋がっている。また、Ｂ層渦巻きコイル３ｂは、最も外側４ｂが１つ上の層の渦巻きコイルの最も外側４ａと繋がり且つ最も内側５ｂが１つ下の層の渦巻きコイルの最も内側５ａに繋がっている。

図５Ａ（ａ）に示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａの銅管２ａを上から見ると、最も内側５ａから最も外側４ａまで渦巻き状になっている。また、図５Ａ（ａ）の右図に示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａでは、銅管２ａの曲率半径が連続して変化しており、且つ、隣り合う銅管２ａ同士の隙間が銅管径より小さくなっている。

また、図４（ａ）及び図５Ｂに示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａの銅管２ａを横から見ると、銅管は、位置７ａから最も外側４ａまでの部分は、上下方向に同じ位置で渦巻き状に巻かれている。また、最も内側５ａは１つ上の層のＢ層渦巻きコイル３ｂに繋がっているので、最も内側５ａは、１つ上の層のＢ層渦巻きコイル３ｂと上下方向に同じ位置であり、そこから銅管の位置が徐々に下がっていき、位置７ａで、位置７ａから最も外側４ａまでの部分と上下方向に同じ位置になる。よって、Ａ層渦巻きコイル３ａの最も内側とは、１つ上の層のＢ層渦巻きコイル３ｂの銅管の上下方向の位置が下がり始める位置であり、また、Ａ層渦巻きコイル３ａの最も外側とは、銅管が１つ下の層のＢ層渦巻きコイル３ｂに向かって上下方向の位置が下がり始める直前の位置である。そして、最も内側５ａから最も外側４ａまでが、Ａ層渦巻きコイル３ａである。

図５Ａ（ｂ）に示すように、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの銅管２ｂを上から見ると、最も内側５ｂから最も外側４ｂまで渦巻き状になっている。また、図５Ａ（ｂ）の右図に示すように、Ｂ層渦巻きコイル３ｂでは、銅管２ｂの曲率半径が連続して変化しており、且つ、隣り合う銅管２ｂ同士の隙間が銅管径より小さくなっている。

また、図３（ａ）及び図５Ｃに示すように、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの銅管２ｂを横から見ると、銅管は、最も内側５ｂから位置６ｂまでの部分は、上下方向に同じ位置で渦巻き状に巻かれている。また、最も外側４ｂは１つ上の層のＡ層渦巻きコイル３ａに繋がっているので、最も外側４ｂは、１つ上の層のＡ層渦巻きコイル３ａと上下方向に同じ位置であり、そこから銅管の位置が徐々に下がっていき、位置６ｂで、最も内側５ｂから位置６ｂまでの部分と上下方向に同じ位置になる。よって、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの最も外側とは、１つ上の層のＡ層渦巻きコイル３ａの銅管の上下方向の位置が下がり始める位置であり、また、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの最も内側とは、銅管が１つ下の層のＡ層渦巻きコイル３ａに向かって上下方向の位置が下がり始める直前の位置である。そして、最も外側４ｂから最も内側５ｂまでが、Ｂ層渦巻きコイル３ｂである。

渦巻きコイル積層体１において、Ａ層渦巻きコイル３ａの隣り合う銅管２ａ同士の間隔とＢ層渦巻きコイル３ｂの隣り合う銅管２ｂ同士の間隔は、必ずしも等しくなくてもよく、Ａ層渦巻きコイル３ａの隣り合う銅管２ａ同士の間隔とＢ層渦巻きコイル３ｂの隣り合う銅管２ｂ同士の間隔は、等しくても等しくなくてもよい。

図５Ａに示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａとＢ層渦巻きコイル３ｂとは、両者が繋がっている最も内側の位置５ａ、５ｂを始点として見たときに、逆回りの渦巻きになっている。そのため、理論的には、Ａ層渦巻きコイル３ａの銅管２ａの稜線とＢ層渦巻きコイル３ｂの銅管２ｂの稜線は、線状には重ならず、交差する。図６は、Ａ層渦巻きコイル３ａとＢ層渦巻きコイル３ｂとの重なりを示す図であり、Ａ層渦巻きコイル３ａの銅管２ａの稜線を実線で、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの銅管２ｂの稜線を点線で示している。このようなことから、実際の渦巻きコイル積層体中では、Ａ層渦巻きコイル３ａの銅管２ａとＢ層渦巻きコイル３ｂの銅管２ｂの重なる部分が非常に少なくなる。

渦巻きコイル積層体１から銅管２を繰り出して、コイルを巻き解く様子を、図７及び図８を参照して説明する。図７は、図１に示す渦巻きコイル積層体から銅管を繰り出している様子を示す模式的な斜視図である。図８は、図１に示す渦巻きコイル積層体から銅管を繰り出している様子を示す模式的な断面図であり、渦巻きコイル積層体の断面の片側半分を示す図である。図７に示すように、渦巻きコイル積層体１は、敷板１６の上に、コイル積層体の中心軸の延長方向が垂直方向になるように置かれて、渦巻きコイルの上の層から順に巻き解かれる。そして、図８に示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａは、矢印で示すように、内側から外側に向かって順に巻き解かれていき、Ａ層渦巻きコイル３ａの最も外側の銅管２ａまで繰り出されると、次に、そのＡ層渦巻きコイル３ａの下の層であるＢ層渦巻きコイル３ｂが、矢印で示すように、外側から内側に向かって順に巻き解かれていき、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの最も内側の銅管２ｂまで繰り出されると、以降は、同様に、Ａ層渦巻きコイルが、内側から外側に向かって順に巻き解かれ、次いで、Ｂ層渦巻きコイルが、外側から内側に向かって順に巻き解かれるということが繰り返される。この時、図６に示すように、繰り出されるのは、常に、最も上にある銅管２であり、レベルワウンドコイルのように、最も下にある銅管が繰り出されるようなことはない。

本発明の渦巻きコイル積層体は、全てが１本の連続した銅管で作製されている。本発明の渦巻きコイル積層体を形成する銅管は、Ｃｕ含有量が９５質量％以上且つ０．２％耐力値σ０．２が７０ＭＰａ以上の銅管であり、継目無銅管である。銅管を構成する銅のＣｕ含有量は、９５質量％以上、好ましくは９９質量％以上である。また、銅管を構成する銅の０．２％耐力値σ０．２は、７０ＭＰａ以上である。また、銅管を構成する銅の０．２％耐力値σ０．２が高い程、本発明の効果が表れ易くなり、銅管を構成する銅の０．２％耐力値σ０．２は、特に制限されないが、通常、銅管を構成する銅の０．２％耐力値σ０．２の上限値は３２０ＭＰａ程度である。銅管を構成する銅は、銅の含有量が上記範囲未満とならない範囲で、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｍｎ等の種々の合金成分を含有することができる。また、銅管を構成する銅では、上記以外に、Ｏ、Ｈ、Ｓ等の不可避不純物の含有は、許容される。

銅管を構成する銅としては、例えば、
・りん脱酸銅（ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１２２０）の半硬質材（σ０．２：２３０ＭＰａ以上）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１５６５の軟質材（σ０．２：７０〜１０５ＭＰａ）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１５６５の１／２硬質材（σ０．２：１２０〜２６５ＭＰａ）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１５６５の３／４硬質材（σ０．２：１３０〜３１０ＭＰａ）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１８６２の軟質材（σ０．２：１０５〜１６０ＭＰａ）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１８６２の１／２硬質材（σ０．２：１３５〜３００ＭＰａ）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１８６２の３／４硬質材（σ０．２：１４５〜３３５ＭＰａ）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ５０１０の軟質材（σ０．２：７０〜９０ＭＰａ）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ５０１０の１／２硬質材（σ０．２：１２０〜２７０ＭＰａ）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１５６５の３／４硬質材（σ０．２：１３０〜３１０ＭＰａ）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ５０１５の軟質材（σ０．２：１００〜１４０ＭＰａ）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ５０１５の１／２硬質材（σ０．２：１１０〜２９０ＭＰａ）
・ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ５０１５の３／４硬質材（σ０．２：１４０〜３００ＭＰａ）
等のＣｕ含有量が９９質量％以上の銅が挙げられる。
また、銅管を構成する銅としては、例えば、
・Ｃｕ−０．０５〜１．０質量％Ｐ系銅合金（σ０．２：７０〜１６０ＭＰａ）
・Ｃｕ−０．０１〜０．０６％Ｆｅ−０．００４〜０．０４０％Ｐ系銅合金（σ０．２：７０〜９５ＭＰａ）
・Ｃｕ−０．０４〜０．０６％Ｎｉ−０．００４〜０．０４０％Ｐ系銅合金（σ０．２：７０〜９０ＭＰａ）
・Ｃｕ−０．０２〜０．５％Ｃｒ−０．０１５〜０．０５％Ｐ系銅合金（σ０．２：７０〜１６０ＭＰａ）
等のＣｕ含有量が９９質量％以上の銅が挙げられる。
また、銅管を構成する銅としては、例えば、
・Ｃｕ−０．８０〜１．２０％Ｆｅ−０．２０〜０．４０％Ｐ系銅合金（σ０．２：８０〜１４０ＭＰａ）
・Ｃｕ−０．４〜３．５％Ｎｉ−０．１〜０．５％Ｐ系銅合金（σ０．２：９０〜１６０ＭＰａ）
・Ｃｕ−０．８０〜１．２０％Ｔｉ−０．０１５〜０．１０％Ｐ系銅合金（σ０．２：８０〜１５０ＭＰａ）
・Ｃｕ−０．３５〜１．２０％Ｃｏ−０．２０〜０．５０％Ｐ系銅合金（σ０．２：８０〜１５０ＭＰａ）
・Ｃｕ−０．４０〜１．２０％Ｍｎ−０．２０〜０．４０％Ｐ系銅合金（σ０．２：８０〜１５０ＭＰａ）
・Ｃｕ−０．５８〜０．７２％Ｓｎ−０．００５〜０．３５％Ｚｒ−０．００４〜０．０４０Ｐ系銅合金（σ０．２：７０〜１３０ＭＰａ）
等のＣｕ含有量が９５質量％以上の銅が挙げられる。

そして、本発明の渦巻きコイル積層体は、銅管が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイルが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、多数積層されているコイル積層体であり、２種類の渦巻きコイル、すなわち、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルとからなり、コイル積層体の中心軸の延長方向に、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルとが交互に繰り返し積層されている。よって、本発明の渦巻きコイル積層体では、銅管は、一番上の層の渦巻きコイルにある銅管の一方の銅管端から一番下の層の渦巻きコイルにある銅管の他方の銅管端まで、連続している。なお、渦巻き状とは、各層の渦巻きコイルを上から見た場合の、銅管の形状を指す。

Ａ層渦巻きコイルは、最も内側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も内側と繋がり且つ最も外側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も外側に繋がっている。また、Ｂ層渦巻きコイルは、最も外側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も外側と繋がり且つ最も内側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も内側に繋がっている。

そして、Ａ層渦巻きコイルとその下にあるＢ層渦巻きコイルとが繋がっている最も外側の位置を始点として見たときに、両者は逆回りの渦巻きになっており、且つ、Ｂ層渦巻きコイルとその下にあるＡ層渦巻きコイルとが繋がっている最も内側の位置を始点として見たときに、両者は逆回りの渦巻きになっている。なお、図５Ａに示す形態例では、最も内側の位置を始点としたときに、Ａ層渦巻きコイルは左巻きの渦巻きに巻かれ、且つ、Ｂ層渦巻きコイルは右巻きの渦巻きに巻かれているが、これに制限されず、本発明の渦巻きコイル積層体では、最も内側の位置を始点としたときに、Ａ層渦巻きコイルは左巻きの渦巻きに巻かれ、且つ、Ｂ層渦巻きコイルは右巻きの渦巻きに巻かれていてもよいし、あるいは、最も内側の位置を始点としたときに、Ａ層渦巻きコイルは右巻きの渦巻きに巻かれ、且つ、Ｂ層渦巻きコイルは左巻きの渦巻きに巻かれていてもよい。なお、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルの最も外側の位置を始点としたときも、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルは、逆回りの渦巻きになる。

Ａ層渦巻きコイルは、上下方向の位置が徐々に下がりながら巻かれている部分と、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分と、からなる。図５Ａに示す形態例では、最も内側５ａから位置７ａまでの部分が、上下方向の位置が徐々に下がりながら巻かれている部分に相当し、また、位置７ａから最も外側４ａまでの部分が、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分に相当する。本発明の渦巻きコイル積層体では、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分が、各層を形成するので、Ａ層渦巻きコイルのうちの、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分の上下方向の位置を、Ａ層の位置とする。Ｂ層渦巻きコイルでも同様に、Ｂ層渦巻きコイルのうちの、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分の上下方向の位置を、Ｂ層の位置とする。そのため、Ａ層渦巻きコイルの銅管を横から見ると、Ａ層渦巻きコイルの銅管の最も内側の上下方向の位置は、１つ上のＢ層の位置と同じ位置であり、そこから銅管の位置は徐々に下がっていき、Ａ層の位置まで、銅管の外径１つ分下がる。そして、Ａ層の位置まで下がったところから最も外側までは、銅管の上下方向の位置は同じである。つまり、Ａ層渦巻きコイルの最も内側とは、銅管の上下方向の位置が１つ上の層のＢ層渦巻きコイルのＢ層の位置からＡ層の位置に向かって下がり始める位置であり、また、Ａ層渦巻きコイルの最も外側とは、銅管の上下方向の位置が１つ下の層のＢ層渦巻きコイルのＢ層の位置に向かって下がり始める直前の位置である。図４に示す形態例では、最も内側の位置から渦巻きの中心を中心とする中心角で約１８０°分かけて、銅管の上下方向の位置が、Ｂ層の位置からＡ層の位置まで下がっているが、これに制限されず、本発明の効果を損なわない範囲で適宜選択される。そして、本発明の渦巻きコイル積層体では、最も内側の位置から渦巻きの中心を中心とする中心角で９０〜２７０°分かけて、銅管の上下方向の位置が、Ｂ層の位置からＡ層の位置まで下がっていることが好ましい。

また、Ｂ層渦巻きコイルは、上下方向の位置が徐々に下がりながら巻かれている部分と、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分と、からなる。図５Ａに示す形態例では、最も外側４ｂから位置６ｂまでの部分が、上下方向の位置が徐々に下がりながら巻かれている部分に相当し、また、位置６ｂから最も内側５ｂまでの部分が、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分に相当する。そのため、Ｂ層渦巻きコイルの銅管を横から見ると、Ｂ層渦巻きコイルの銅管の最も外側の上下方向の位置は、１つ上のＡ層の位置と同じ位置であり、そこから銅管の位置は徐々に下がっていき、Ｂ層の位置まで、略銅管の外径１つ分下がる。そして、Ｂ層の位置まで下がったところから最も内側までは、銅管の上下方向の位置は同じである。つまり、Ｂ層渦巻きコイルの最も外側とは、銅管の上下方向の位置が１つ上の層のＡ層渦巻きコイルのＡ層の位置からＢ層の位置に向かって下がり始める位置であり、また、Ｂ層渦巻きコイルの最も内側とは、銅管の上下方向の位置が１つ下の層のＡ層渦巻きコイルのＡ層の位置に向かって下がり始める直前の位置である。図３に示す形態例では、最も外側の位置から渦巻きの中心を中心とする中心角で約１８０°分かけて、銅管の上下方向の位置が、Ａ層の位置からＢ層の位置まで下がっているが、これに制限されず、本発明の効果を損なわない範囲で適宜選択される。そして、本発明の渦巻きコイル積層体では、最も外側の位置から渦巻きの中心を中心とする中心角で９０〜２７０°分かけて、銅管の上下方向の位置が、Ａ層の位置からＢ層の位置まで下がっていることが好ましい。

Ａ層渦巻きコイルでは、銅管の曲率半径は連続して変化しており、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管の直径より小さくなるように巻かれている。Ｂ層渦巻きコイルでも、同様に、銅管の曲率半径は連続して変化しており、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管の直径より小さくなるように巻かれている。

なお、本発明の渦巻きコイル積層体の銅管の渦巻き形状とは、理論的には、銅管の曲率半径が連続して変化し、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より小さい形状を指すが、本発明の効果を損なわないものであれば、それに近似する形状のものも、本発明の渦巻きコイル積層体に含まれる。つまり、本発明の効果を損なわない範囲であれば、銅管の曲率半径が連続して変化していない箇所があったり、あるいは、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より大きくなっている箇所があってもよい。

本発明の渦巻きコイル積層体を形成する銅管は、ルームエアコン、パッケージエアコンなどの空調機用熱交換器、冷凍機等の伝熱銅管又は冷媒配銅管として用いられる伝熱銅管であり、平滑銅管又は内面溝付銅管である。

銅管の外径は、特に制限されないが、好ましくは３〜１３ｍｍ、特に好ましくは３〜１０ｍｍである。特に、本発明の渦巻きコイル積層体は、渦巻きコイル積層体を形成する銅管の外径が３〜７ｍｍと小さくても、銅管の繰り出しトラブルが起こり難くい。

Ａ層渦巻きコイル又はＢ層渦巻きコイル１つ当たりの銅管の巻き数は、特に制限されないが、好ましくは１０〜２００、特に好ましくは３０〜６０である。

図１に示す形態例では、渦巻きコイル積層体は、一番上がＡ層渦巻きコイルの層であり、順に下に、Ｂ層、Ａ層、Ｂ層、Ａ層、Ｂ層・・・と交互に繰り返されて、一番下がＡ層渦巻きコイルの層となっているが、これに限定されるものではなく、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルが交互に繰り返されて積層されているのであれば、一番上がＡ層渦巻きコイルであってもＢ層渦巻きコイルであってもよく、また、一番下がＡ層渦巻きコイルであってもＢ層渦巻きコイルであってもよい。

本発明の渦巻きコイル積層体では、一番上の渦巻きコイルの層の上には渦巻きコイルの層がないことから、一番上の渦巻きコイルの層の銅管は、１つ上の層の渦巻きコイルの層とは繋がっていない。そのため、本発明の渦巻きコイル積層体では、一番上の層の渦巻きコイルには、上下方向の位置から徐々に低くなっていく部分がなくてもよい。

本発明の渦巻きコイル積層体では、Ａ層渦巻きコイル及びＢ層渦巻きコイルの合計層数は、特に限定されないが、好ましくは１０〜２５０、特に好ましくは２０〜８０である。

本発明の渦巻きコイル積層体に係るＡ層渦巻きコイルにおいて、隣り合う銅管同士の間には隙間が形成されている。また、本発明の渦巻きコイル積層体に係るＢ層渦巻きコイルにおいて、隣り合う銅管同士の間には隙間が形成されている。そして、本発明の渦巻きコイル積層体では、銅管の外径に対する銅管間の隙間の比が、好ましくは０．０１以上１．０未満、特に好ましくは０．０５〜０．２である。銅管の外径に対する銅管間の隙間の比が上記範囲にあることにより、銅管の間に、１つ上又は１つ下の層の銅管が入り込み難くなる。なお、銅管の外径に対する銅管間の隙間の比（ｐ）は、以下の式（１）によって算出される。
ｐ＝（Ｗ−ｄ×ｎ）／（ｎ−１） （１）
式（１）中、Ｗは渦巻きコイルの断面における片側半分の幅であり、図４中の符号Ｗで示す長さであり、また、ｄは銅管の外径であり、また、ｎは渦巻きコイルの断面における片側半分に存在する銅管の数である。

なお、本発明おいて、隣り合う銅管同士の間隔とは、図９に示すように、銅管の銅管軸方向に垂直な面で切った断面において、隣り合う銅管の中心間の距離（符号８）を指す。この隣り合う銅管同士の間隔は、銅管の稜線間の距離に等しい。また、本発明において、銅管間の隙間とは、図９に示すように、銅管の銅管軸方向に垂直な面で切った断面において、隣り合う銅管間にできる隙間（符号９）を指す。なお、図９は、図４中の点線で囲った部分（符号Ａ）の拡大図である。

渦巻きコイルの外径（図４中、符号Ｄ１で示す長さ）及び渦巻きコイルの内径（図４中、符号Ｄ_２で示す長さ）は、銅管の外径及び巻き数に応じて適宜選択されるが、渦巻きコイルの外径は、好ましくは８００〜１５００ｍｍ、特に好ましくは１０００〜１１００ｍｍであり、また、渦巻きコイルの内径は、好ましくは３００〜１０００ｍｍ、特に好ましくは５００〜７００ｍｍである。

本発明の渦巻きコイル積層体では、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルとは、両者が繋がっている位置を始点として見たときに、逆回りの渦巻きになっているので、理論的には、Ａ層渦巻きコイルの銅管の稜線とＢ層渦巻きコイルの銅管の稜線が、線状には重ならずに交差する。このようなことから、実際の渦巻きコイル積層体中では、Ａ層渦巻きコイルの銅管の稜線とＢ層渦巻きコイルの銅管の稜線の重なる部分が非常に少なくなる。そのため、最終熱処理時に、銅管同士の溶着による貼り付きが起こっても、従来の段落ちレベルワウンドコイルのように、銅管が線状に貼り付くということが起こり難いので、本発明の渦巻きコイル積層体は、高強度銅からなる銅管のコイル積層体でありながら、銅管の線状の貼り付きを原因とする銅管の繰り出しトラブルが起こり難い。

また、本発明の渦巻きコイル積層体では、上の層の渦巻きコイルから順に巻き解かれるので、本発明の渦巻きコイル積層体中の銅管は、上から他の銅管の荷重がかかっているような状態で繰り出されることはない。そのため、本発明の渦巻きコイル積層体では、銅管が繰り出されるときに、段落ちレベルワンドコイルのような、敷板の抵抗を原因とする銅管の繰り出しトラブルが起こらない。また、本発明の渦巻きコイル積層体では、例え、巻き解き時に、自重による整直が生じ難いため、下方の巻き解かれた銅管が巻き曲率を保ったまま、バネ状の螺旋管となって上方に繰り出されたとしても、繰り出し時の引っ掛かりが起こらないので、繰り出しトラブルが生じ易い。

本発明の渦巻きコイル積層体の積み重ね体は、本発明の渦巻きコイル積層体が、コイル積層体の中心軸の延長方向に、２以上積み重ねられており、
上下の渦巻きコイル積層体の銅管が、接続部材で繋がれていること、
を特徴とする渦巻きコイル積層体の積み重ね体である。

図１１には、渦巻きコイル積層体１ａ、１ｂが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、２つ積み重ねられている渦巻きコイル積層体の積み重ね体を示す。本発明の渦巻きコイル積層体は、通常、２〜３個が、コイル積層体の中心軸の延長方向に積み重ねられた状態で、銅管の使用場所に置かれ、巻き解かれる。

このとき、図１２（ａ）に示すように、上にある渦巻きコイル積層体の一番下の層の渦巻きコイルの銅管２ａの銅管端と、その下にある渦巻きコイル積層体の一番上の層の渦巻きコイルの銅管２ｂの銅管端とを近づけ、次いで、図１２（ｂ）に示すように、接続部材１７で、上の渦巻きコイル積層体の銅管２ａと下の渦巻きコイル積層体の銅管２ｂとが繋がれている。なお、図１２は、上下の渦巻きコイル積層体の銅管が、接続部材で繋がれている様子を示す模式図である。

接続部材で繋がれている２以上の渦巻きコイル積層体を巻き解きしていく際、銅銅管のねじれを接続部材で吸収するため、接続部材は一定のねじれ強度を有するチューブなどを用いることができる。例えば、塩化ビニル性のチューブや、樹脂製チューブ、銅管などを用いることができる。

そして、本発明の渦巻きコイル積層体が、コイル積層体の中心軸の延長方向に、２以上積み重ねられ、上下の渦巻きコイル積層体の銅管が、接続部材で繋がれていることにより、上の渦巻きコイル積層体の銅管が全て繰り出された後、途切れることなく連続して、下の渦巻きコイル積層体の銅管が繰り出される。

１ 渦巻きコイル積層体
２、２ａ、２ｂ、２２ 銅管
３ａ Ａ層渦巻きコイル
３ｂ Ｂ層渦巻きコイル
４ａ、４ｂ 渦巻きコイルの最も外側
５ａ、５ｂ 渦巻きコイルの最も内側
８ 隣り合う銅管同士の間隔
９ 銅管間の隙間
１３ コイル積層体の中心軸
１６ 敷板
１７ 接続部材
２０ レベルワウンドコイル
２１ ボビン
２３ａ、２３ｂ、２７ａ、２７ｂ 整列巻きコイル
２４ ボビンの内筒
３３ レベルワウンドコイルの中心軸の延長方向
Ｄ_１ 渦巻きコイルの外径
Ｄ_２ 渦巻きコイルの内径
Ｗ 渦巻きコイルの片側半分の幅

Claims (4)

1. 銅管が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイルが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、多数積層されているコイル積層体であり、
   最も内側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も内側と繋がり且つ最も外側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も外側に繋がるＡ層渦巻きコイルと、最も外側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も外側と繋がり且つ最も内側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も内側に繋がるＢ層渦巻きコイルと、からなり、
   該Ａ層渦巻きコイルと該Ｂ層渦巻きコイルとが交互に繰り返されており、
   各層の該渦巻きコイルの銅管は、曲率半径が連続して変化し、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より小さくなるように巻かれており、
   該銅管は、Ｃｕ含有量が９５質量％以上且つ０．２％耐力値σ０．２が７０ＭＰａ以上の銅管であること、
   を特徴とする渦巻きコイル積層体。
2. 前記銅管の外径に対する前記銅管間の隙間の比が、０．０１以上１．０未満であることを特徴とする請求項１記載の渦巻きコイル積層体。
3. 前記銅管の外径に対する前記銅管間の隙間の比が、０．０５〜０．２であることを特徴とする請求項１又は２いずれか１項記載の渦巻きコイル積層体。
4. 請求項１〜３いずれか１項記載の渦巻きコイル積層体が、コイル積層体の中心軸の延長方向に、２以上積み重ねられており、
   上下の渦巻きコイル積層体の銅管が、接続部材で繋がれていること、
   を特徴とする渦巻きコイル積層体の積み重ね体。

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