JPH02198728A - 内面溝付伝熱管のプレートフィンへの装着方法 - 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】 （技術分野） 本発明は、内面溝付伝熱管のプレートフィンへの装着方
法に係り、特に、伝熱性能に優れたフィン付伝熱管を得
ることのできる装着方法に関するものである。

（背景技術） 凝縮器や蒸発器等の熱交換器に配設されて、管内に流通
せしめられる冷媒の凝固や蒸発を促進させるための伝熱
管として、管内面に螺旋溝が所定のピッチで形成された
構造の内面溝付伝熱管が従来より知られている。そして
、近年においては、伝熱性能が優れていることから、略
三角形状断面の螺旋状の突条が所定のピッチをもって内
面に形成されることによって、底面が所定幅の平滑面と
された螺旋溝が所定のピッチをもって内面に形成された
構造の内面溝付伝熱管が多く用いられている。

ところで、このような構造の内面溝付伝熱管を対空気熱
交換器に用いる場合には、通常、その内面溝付伝熱管の
外面に複数のプレートフィンが装着されることとなるが
、かかる内面溝付伝熱管へのプレートフィンの装着は、
多くの場合、内面溝付伝熱管内に拡管プラグを挿入して
、内面溝付伝熱管を該拡管プラグにて拡径することによ
って行なわれている。

ところが、従来にあっては、かかる内面溝付伝熱管を拡
径する拡管プラグとして、拡管プラグのプラグヘッドの
外周面が平滑面とされたものが用いられていたことから
、拡開操作によって、第８図に示されているように、伝
熱管の内面に形成された突条２の先端部分（頂部部分）
が略均等に押し潰されて、拡管後の伝熱管の伝熱性能が
拡管前に比して大幅に低下するといった不具合があった
。

第８図に示されているように、伝熱管内面の突条２の先
端部が略均等に押し潰された状態では、同図に二点鎖線
で示されている如く、その突条２の先端部が押し潰され
ていない状態に比べて、伝熱性能が大幅に低下すること
が免れ得ないのである。

一方、これに対して、溝付伝熱管において、互いに隣接
する突条間に位置する螺旋溝の開口部を可及的に狭くし
て、螺旋溝内の空間を所謂リエンドランドキャビティ形
状と為すことより、その螺旋溝内の空間形状に基づいて
得られるリエントラントキャビティ効果によって、伝熱
管の伝熱性能を実質的に向上できることが知られている
。

しかし、伝熱管の管内にリエントラントキャビティ形状
を形成する量産的手法は未だ確立されていないのが実情
である。

（解決課題） 本発明は、このような事情を背景として為されたもので
あり、その解決すべき課題とするところは、前述の如き
、略三角形状断面の螺旋状の突条が所定のピッチをもっ
て内面に形成されることによって、底面が所定幅の平滑
面とされた螺旋溝が所定のピッチをもって内面に形成さ
れた構造の、伝熱性能に優れた内面溝付伝熱管を拡径し
て、その管外面にプレートフィンを装着するに際して、
その拡径操作によって、伝熱管の内面に伝熱性能を実質
的に向上し得るリエントラントキ中ビティ形状を形成し
て、従来よりも、拡管後の内面溝付伝熱管の伝熱性能、
ひいては内面溝付伝熱管の外面にプレートフィンが装着
された構造のフィン付伝熱管の伝熱性能を向上し得る手
法を確立することにある。

（解決手段） そして、かかる課題を解決するために、本発明にあって
は、上述の如き、略三角形状断面の螺旋状の突条が所定
のピッチをもって内面に形成されることによって、底面
が所定幅の平滑面とされた螺旋溝が所定のピッチをもっ
て内面に形成された構造の内面溝付伝熱管内に、拡管プ
ラグを挿入し、該拡管プラグにて該内面溝付伝熱管を拡
径することにより、複数のプレートフィンを該内面溝付
伝熱管の外面に装着せしめるに際して、前記拡管プラグ
として、挿入ロッドの先端部にプラグヘッドを回転可能
に支持せしめた構造のものを用いると共に、該拡管プラ
グのプラグヘッドとして、頂部幅が前記内面溝付伝熱管
の螺旋溝の底面幅よりも狭くされると共に、両側面が該
内面溝付伝熱管の螺旋溝のそれよりも緩やかな傾斜面と
された構造の突条が、外周面において、前記内面溝付伝
熱管の螺旋溝に対応した螺旋形状をもって該螺旋溝の２
倍のピッチで形成されてなる構造のものを用い、且つ該
拡管プラグのプラグヘッドを、その突条の頂部に接する
仮想円の直径が、先端側の最小径部において、前記内面
溝付伝熱管の螺旋溝の底面に接する仮想円の直径よりも
小さくなる一方、基端例の最大径部において、該内面溝
付伝熱管の螺旋溝の底面に接する仮想円の直径よりも所
定寸法大きくなる状態で、基端側ほど大きくなるように
構成し、更に該プラグヘッドの突条間に形成される螺旋
溝の溝深さを前記内面溝付伝熱管の突条高さよりも浅く
設定して、該拡管プラグによる前記内面溝付伝熱管の拡
開時において、該拡管プラグのプラグヘッドがその外周
面に設けられた突条で該内面溝付伝熱管の内面の螺旋溝
に螺合された状態で回転されつつ前進せしめられるよう
に為す一方、該拡管プラグによる該内面溝付伝熱管の拡
径操作により、該拡管プラグのプラグヘッドの同一突条
間の螺旋溝内に位置せしめられた前記内面溝付伝熱管の
各２条の突条が、該螺旋溝の内面への当接に基づいて、
それらの頂部近傍部分において互いに接近する方向に押
し倒されるようにしたのである。

なお、ここで、上述の如き拡管プラグを用いて内面溝付
伝熱管を拡径するに際しては、拡管プラグのプラグヘッ
ドと内面溝付伝熱管との間の焼付現象を回避して、拡管
プラグのプラグヘッドの突条を内面溝付伝熱管の螺旋溝
に沿って良好に案内させるために、内面溝付伝熱管内へ
の拡管プラグの挿入に先立って、内面溝付伝熱管の内面
に所定の潤滑油を予め塗布せしめ、若しくは拡管プラグ
による内面溝付伝熱管の拡開操作の進行に伴って、拡管
プラグに設けた潤滑油供給路を通じて、拡管プラグのプ
ラグヘッドにて拡径せしめられる内面溝付伝熱管の内面
部位に所定の潤滑油を供給・塗布せしめるようにするこ
とが好ましい。

（実施例） 以下、本発明をより一層具体的に明らかにするために、
その一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

なお、ここでは、先ず、第３図および第４図に基づいて
、拡管対象とされる内面溝付伝熱管１０の構造について
説明し、次に、第１図および第２図に基づいて、かかる
内面溝付伝熱管１０を拡径せしめる拡管プラグ１２の構
造について説明する。

そして、それら内面溝付伝熱管１０および拡管プラグ１
２の構造について説明した後、第５図および第６図に基
づいて、拡管プラグ１２を用いて内面溝付伝熱管１０の
外面にプレートフィン１４を装着する操作について説明
する。

すなわち、第３図には、本実施例手法において拡管対象
とされる内面溝付伝熱管ｌＯの縦断面図が示されており
、また第４図には、その内面溝付伝熱管ｌＯの横断面要
部拡大図が示されている。

それらの図から明らかなように、本実施例手法において
拡管対象とされる内面溝付伝熱管１０は、その外面が円
筒状の平滑面とされており、通常、４〜１０ｍｍ程度の
外径を有している。そして、その内面には、頂角が所定
の角度に設定された略三角形状の山形断面を呈する所定
高さの突条１６が、通常、管軸に対して１６〜３０゛の
捩じれ角をもって、一定のピッチで螺旋状に多数（一般
には、４０〜７０条程度）形成されており、これにより
、隣合う突条１６，１６の相対向する側面１８，１８を
それぞれ両側壁とする状態で、底面２０か所定幅の平滑
面とされた螺旋溝２２が一定のピッチをもって管内面に
多数形成せしめられている。

なお、かかる内面溝付伝熱管１０の突条１６の頂角は、
後述の拡径時において、その頂部近傍部分が良好に押し
倒され得るように、通常、３０〜５０°程度の大きさに
設定され、またその高さは、後述のりエンドラントキャ
ビティ形状の形成後において、突条１６の高さが適当な
高さに保持され得るように、通常、０．１５〜０．２５
　ｍｍ程度の高さに設定されることとなる。

一方、かかる内面溝付伝熱管１０を拡開させるための拡
管プラグ１２は、第１図に示されているように、伝熱管
１０の内面に圧接されるプラグヘッド２４が挿入ロッド
２６の先端部に取付ボルト２８で回転可能に支持された
構造を有している。

そして、プラグヘッド２４と挿入ロッド２６との間には
、スラストベアリング３０が介在され、後述の伝熱管１
０の拡開時において、プラグヘッド２４と挿入ロッド２
６との間に軸心方向の大きな力が作用しても、プラグヘ
ッド２４が挿入ロッド２６に対して良好に回転し得るよ
うにされている。

上記内面溝付伝熱管１０の内面に圧接される拡管プラグ
１２のプラグヘッド２４は、第１図に示されているよう
に、先端側から基端側に向かうに従って外径が大きくな
るように構成された釣鐘形状のブロック状を成しており
、その外周面には、頂部に接する仮想円の直径が、プラ
グヘッド２４の先端側の最小径部において、前記内面溝
付伝熱管１０の内面の螺旋溝２２の底面２０に接する仮
想円の直径よりも小さくなると共に、プラグヘッド２４
の基端例の最大径部において、その内面溝付伝熱管１０
の内面の螺旋溝２２の底面２０に接する仮想円の直径よ
りも所定寸法大きくなる状態で、前記内面溝付伝熱管１
０の螺旋溝２２の半数の突条３２が、該内面溝付伝熱管
ＩＯの螺旋溝２２に対応した螺旋形状をもって、すなわ
ち該螺旋溝２２と同じ捩じれ角をもって、且つ突条３２
゜３２間に位置する螺旋溝３３の深さが内面溝付伝熱管
１０の突条１６の高さよりも若干浅くなるように、該螺
旋溝２２の深さ寸法よりも若干低い一定の高さ寸法をも
って、該螺旋溝２２の１／２のピッチで形成されている
。

そして、ここでは、第２図に詳細に示されているように
、かかるプラグヘッド２４の外周面に形成された突条３
２の頂部が、前記内面溝付伝熱管１０の螺旋溝２２の底
面２０の平滑面幅よりも若干狭い平滑面３４とされてい
る一方、その両側面３６．３６が、前記内面溝付伝熱管
１０の螺旋溝２２の両側面１８．１８よりも傾斜が緩や
かな傾斜面、より具体的には、裾部部分において傾斜角
度が内面溝付伝熱管ＩＯの螺旋溝２２の両側面１８．１
８のそれよりも著しく小さくなる湾曲面とされており、
これにより、後述するように、内面溝付伝熱管ＩＯの拡
開時において、かかるプラグヘッド２４がその外周面に
形成された突条３２の頂部の平坦面３４で内面溝付伝熱
管１０の螺旋溝２２の底面２０に圧接せしめられるよう
になっている一方、その突条３２の裾部部分で内面溝付
伝熱管１０の内面の突条１６の頂部近傍部分に圧接せし
められるようになっている。

ところで、このような構造の拡管プラグ１２を用いて内
面溝付伝熱管１０を拡径し、その外面にプレートフィン
１４を装着するに際しては、内面溝付伝熱管１０内への
拡管プラグ１２の挿入に先立って、内面溝付伝熱管ｌＯ
の内面に所定の潤滑油を塗布する。そして、かかる潤滑
油を塗布した内面溝付伝熱管１０を、第５図に示すよう
に、並設した複数のプレートフィン１４の通孔に挿通さ
せて配設し、その状態で、プラグヘッド２４の外周面の
突条３２の位相を内面溝付伝熱管１０の螺旋溝２２のそ
れと一致させて、拡管プラグＩ２を内面溝付伝熱管１０
内に挿入して前進させる。

このようにすれば、プラグヘッド２４の突条３２の側面
３６が、伝熱管１０の突条１６の側面１８に、内面溝付
伝熱管１０の内面に塗布された潤滑油の潤滑作用下で当
接させられることに基づいて、プラグヘッド２４の突条
３２が、焼付現象を招くことなく、螺合された内面溝付
伝熱管ｌＯの螺旋溝２２に沿って良好に案内されるので
あり、従って、プラグヘッド２４が、その外周面の突条
３２において内面溝付伝熱管１０の螺旋溝２２に螺合さ
れた状態で、内面溝付伝熱管１０内を回転させられつつ
、前進せしめられるのである。

ここで、前述のように、拡管プラグ１２のプラグヘッド
２４の突条３２は、その頂部に接する仮想円の直径が、
プラグヘッド２４の基端側ほど大きくされて、先端側の
最小径部において、内面溝付伝熱管１０の螺旋溝２２の
底面２０に接する仮想円よりも小さく、基端側の最大径
部において、その内面溝付伝熱管１０の螺旋溝２２の底
面２０に接する仮想円よりも大きくなるようにされてい
ることから、上記プラグヘッド２４の前進作動に伴って
、プラグヘッド２４がその突条３２の頂部で内面溝付伝
熱管ｌＯの螺旋溝２２の底面２０に徐々に圧接されるこ
ととなり、その結果、内面溝付伝熱管１０が拡径されて
、その管外面にプレートフィン１４が装着されることと
なる。

そして、ここでは、前述のように、かかる拡管プラグ１
２による内面溝付伝熱管ｌＯの拡開に際して、内面溝付
伝熱管１０の突条１６の頂部近傍部分にプラグヘッド２
４の突条３２がその傾斜の緩やかな裾部部分で圧接され
るようになっていることから、その圧接作用によって、
プラグへラド２４の同一螺旋溝３３内に位置する各２条
の突条１６．１６が、第６図に示されているように、そ
れぞれの頂部近傍部分において互いに接近する方向に押
し倒されるのであり、これにより、内面溝付伝熱管１０
の一条おきの螺旋溝２２内の空間の開口部が可及的に、
好ましくは０．１ｍｍ程度以下の幅寸法に狭められて、
その螺旋溝２２内の空間が伝熱性能を実質的に向上し得
るリエントラントキャビティ形状とされるのである。

そしてそれ故、プラグヘッドの外周面が円滑な従来の拡
管プラグを用いて内面溝付伝熱管１０を拡径する場合に
比べて、拡管後の内面溝付伝熱管ｌＯの伝熱性能が大幅
に向上するのであり、ひいては従来の拡管プラグを用い
る場合に比べて、管外面にプレートフィン１４が装着さ
れた構造のフィン付伝熱管の伝熱性能が大幅に向上する
のである。

また、本実施例手法にあっては、前述のように、プラグ
ヘッド２４の突条３２の頂部が平滑面３４とされて、内
面溝付伝熱管ｌＯの螺旋溝２２の底面２０に対して、プ
ラグヘッド２４の突条３２がかかる平滑面３４で圧接さ
れて内面溝付伝熱管ｌＯが拡開されるようになっている
ため、かかる突条３２の頂部が湾曲面や鋭角状の先鋭部
とされたものを用いる場合に比べて、内面溝付伝熱管ｌ
Ｏとプレートフィン１４との接触面積を大きくして、そ
れら内面溝付伝熱管１０とプレートフィン１４との間の
伝熱性能、ひいてはフィン付伝熱管の伝熱性能を向上し
得るといった利点もある。

以上、本発明の一実施例を詳細に説明したが、これは文
字通りの例示であり、本発明が、かかる具体例に限定さ
れることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において、
種々なる変更、修正、改良等を施した態様で実施できる
ことは、言うまでもないところである。

例えば、前記実施例では、拡管プラグ１２のプラグヘッ
ド・２４の外周面に形成された突条３２の高さがその全
長にわたって一定の寸法に設定されていたが、かかる突
条３２の高さは必ずしもその全長にわたって一定である
必要はなく、例えばプラグヘッド２４の基端側はとその
高さが低くなるようにしてもよい。

また、前記実施例では、内面溝付伝熱管１０内への拡管
プラグ１２の挿入に先立って内面溝付伝熱管１０の内面
に潤滑油が塗布されるようになっていたが、例えば拡管
プラグ１２の挿入ロッド２６、取付ボルト２８およびプ
ラグヘッド２４を貫通する状態で潤滑油供給路を形成し
、内面溝付伝熱管ｌＯの拡開操作の進行に伴って、その
潤滑油供給路を通じて、拡管プラグ１２のプラグヘッド
２４で拡開せしめられる内面溝付伝熱管１０の内面部位
に潤滑油を供給・塗布させるようにすることも可能であ
り、また内面溝付伝熱管１０を上下に配設した状態で拡
径するような場合には、内面溝付伝熱管ｌＯ内に潤滑油
を滴下しつつ、内面溝付伝熱管ｌＯの拡径操作を行なう
ようにすることも可能である。

さらに、内面溝付伝熱管１０は、通常、第７図に示され
ているように、Ｕ字状に湾曲させられた状態でプレート
フィン１４にセットされ、その状態で、両端の開口から
拡管プラグ１２．１２を同時に挿入されて拡径操作され
ることとなるが、このように、内面溝付伝熱管１０がＵ
字状に湾曲させられた形態で用いられるような場合には
、一般に、内面溝付伝熱管ｌＯの湾曲加工時に使用され
た加工油が内部に残存しているため、その加工油の残油
を潤滑油として利用することも可能である。

なお、内面溝付伝熱管１０の内面に潤滑油を予め塗布せ
ず、或いは拡管プラグ１２のプラグヘッド２４によって
拡開せしめられる内面溝付伝熱管１０の内面部位に潤滑
油を適宜供給せず、単に拡管プラグ１２のプラグへラド
１４のみに潤滑油を塗布させた状態で内面溝付伝熱管１
０の拡開湿作を行なうようにした場合には、拡開操作の
進行に伴って潤滑油切れが生じて、それら内面溝付伝熱
管ＩＯとプラグヘッド２４との間に焼付現象が生じ、プ
ラグヘッド２４の突条３２が内面溝付伝熱管ｌＯの突条
１６を乗り越えるようになって、内面溝付伝熱管１０を
損傷させる恐れが生じるのであるが、上述の如く、内面
溝付伝熱管ｌＯの内面に潤滑油を予め塗布したり、或い
は拡管プラグ１２のプラグヘッド２４によって拡径せし
められる内面溝付伝熱管１０の内面部位に潤滑油を適宜
供給するようにすれば、潤滑油切れに起因してそのよう
な不具合が生じることを良好に回避できるのである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明手法によれば、
内面溝付伝熱管内に拡管プラグを挿入して、内面溝付伝
熱管を拡径させる拡径操作によって、内面溝付伝熱管の
内面に形成された隣合う２条の突条の頂部近傍部分を互
いに接近する方向に押し倒して、内面溝付伝熱管内面の
螺旋溝の空間を一条おきにリエントラントキャビティ状
の空間となすことができるのであり、それ故、プラグヘ
ッドの外周面が平滑面とされた従来の拡管プラグを用い
て内面溝付伝熱管の外面にプレートフィンを装着する場
合に比べて、内面溝付伝熱管の伝熱性能の低下を良好に
回避して、伝熱性能のより優れたフィン付伝熱管を得る
ことができるのである。

そして、本発明手法において、内面溝付伝熱管の拡径操
作に先立ってその管内面に潤滑油を予め塗布したり、或
いは拡管プラグに潤滑油供給路を設けて、プラグヘッド
で拡開される内面溝付伝熱管の内面部位にその潤滑油供
給通路を通じて潤滑油を供給・塗布したりするようにす
れば、プラグヘッドと内面溝付伝熱管との焼付現象の発
生を良好に回避して、内面溝付伝熱管の拡径操作を、重
大な支障を伴うことなく、常に良好に行なうことが可能
となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明手法において用いられる拡管プラグの
一例を説明するための半裁断面図であり、第２図は、第
１図の拡管プラグのプラグヘッド外周面に形成された突
条の形状を説明するための説明断面図である。第３図は
、第１図の拡管プラグを用いて拡径せしめられる内面溝
付伝熱管を説明するための縦断面図であり、第４図は、
その横断面要部拡大図である。第５図は、第１図の拡管
プラグを用いて第３図の内面溝付伝熱管の外面にプレー
トフィンを装着する操作を説明するための説明断面図で
あり、第６図は、内面溝付伝熱管の拡開操作後の管内面
の突条の形状を説明するための断面図である。第７図は
、本発明手法の別の適用例を示す説明図である。第８図
は、従来手法によって拡開された内面溝付伝熱管の管内
面の突条の形状を説明するための断面図である。 ｌＯ：内面溝付伝熱管　　１２：拡管プラグ１４ニブレ
ートフイン　　１６：突条 １８：側面　　　　　　　２０：底面 ２２：螺旋溝　　　　２４ニブラグヘッド２６：挿入ロ
ッド　　２８：取付ボルト３０ニスラストベアリング　
　３２：突条３３：螺旋溝　　　　　　３６：側面 出願人　住友軽金属工業株式会社 第１図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）略三角形状断面の螺旋状の突条が所定のピッチを
   もって内面に形成されることによって、底面が所定幅の
   平滑面とされた螺旋溝が所定のピッチをもって内面に形
   成された構造の内面溝付伝熱管内に、拡管プラグを挿入
   し、該拡管プラグにて該内面溝付伝熱管を拡径すること
   により、複数のプレートフィンを該内面溝付伝熱管の外
   面に装着せしめるに際して、 　前記拡管プラグとして、挿入ロッドの先端部にプラグ
   ヘッドを回転可能に支持せしめた構造のものを用いると
   共に、該拡管プラグのプラグヘッドとして、頂部幅が前
   記内面溝付伝熱管の螺旋溝の底面幅よりも狭くされると
   共に、両側面が該内面溝付伝熱管の螺旋溝のそれよりも
   緩やかな傾斜面とされた構造の突条が、外周面において
   、前記内面溝付伝熱管の螺旋溝に対応した螺旋形状をも
   って該螺旋溝の２倍のピッチで形成されてなる構造のも
   のを用い、且つ該拡管プラグのプラグヘッドを、その突
   条の頂部に接する仮想円の直径が、先端側の最小径部に
   おいて、前記内面溝付伝熱管の螺旋溝の底面に接する仮
   想円の直径よりも小さくなる一方、基端側の最大径部に
   おいて、該内面溝付伝熱管の螺旋溝の底面に接する仮想
   円の直径よりも所定寸法大きくなる状態で、基端側ほど
   大きくなるように構成し、更に該プラグヘッドの突条間
   に形成される螺旋溝の溝深さを前記内面溝付伝熱管の突
   条高さよりも浅く設定して、該拡管プラグによる前記内
   面溝付伝熱管の拡開時において、該拡管プラグのプラグ
   ヘッドがその外周面に設けられた突条で該内面溝付伝熱
   管の内面の螺旋溝に螺合された状態で回転されつつ前進
   せしめられるように為す一方、該拡管プラグによる該内
   面溝付伝熱管の拡径操作により、該拡管プラグのプラグ
   ヘッドの同一突条間の螺旋溝内に位置せしめられた前記
   内面溝付伝熱管の各２条の突条が、該螺旋溝の内面への
   当接に基づいて、それらの頂部近傍部分において互いに
   接近する方向に押し倒されるようにしたことを特徴とす
   る内面溝付伝熱管のプレートフィンへの装着方法。
2. （２）前記拡管プラグの前記内面溝付伝熱管内への挿入
   に先立って、該内面溝付伝熱管の内面に所定の潤滑油を
   予め塗布せしめ、若しくは該拡管プラグによる前記内面
   溝付伝熱管の拡開操作の進行に伴って、該拡管プラグに
   設けた潤滑油供給路を通じて、該拡管プラグのプラグヘ
   ッドにて拡径せしめられる該内面溝付伝熱管の内面部位
   に所定の潤滑油を供給・塗布せしめるようにしたことを
   特徴とする請求項（１）記載の装着方法。