JPH04313420A - 内面溝付伝熱管の製造方法 - Google Patents

内面溝付伝熱管の製造方法

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JPH04313420A
JPH04313420A JP10481191A JP10481191A JPH04313420A JP H04313420 A JPH04313420 A JP H04313420A JP 10481191 A JP10481191 A JP 10481191A JP 10481191 A JP10481191 A JP 10481191A JP H04313420 A JPH04313420 A JP H04313420A
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JP
Japan
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grooving
heat exchanger
exchanger tube
fin
grooves
Prior art date
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Pending
Application number
JP10481191A
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English (en)
Inventor
Yoshio Sato
好生 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば蒸発器、凝縮器
などの熱伝達装置に用いられる内面溝付き構造を有する
伝熱管の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、沸騰および凝縮を伴う熱伝達装置
において、熱伝達効率が高く、圧力損失が少ない伝熱管
として内面に細かな凹凸フィンの螺旋溝を形成した銅材
質のものが有用されている。この種の内面溝付伝熱管を
効率的に製造する手段として、両側端部に平坦部分を残
して溝付加工を施した金属帯板を溝加工面を内側にして
管状に成形したのち突き合わせ部分を溶接する方法が本
出願人によって開発されている(特開平1−10841
1号公報) 。
【0003】さらに、本発明者らは前記の製造技術に一
層の改良を加え、金属帯板面に左右対称の傾斜溝を形成
する伝熱管の製造法を提案している(特開平2−108
411号公報) 。この方法は、例えば図5に示したよ
うに連続的に給送される金属帯板1の片面に刻設溝の傾
斜方向が異なる2本の溝付けロール2、3を介して溝が
左右対称になるフィンパターンの傾斜溝条4を形成し、
引き続きスリッター5で切断して複数段階の成形ロール
6により曲成化したのち、溶接器7で突き合わせ部分を
溶接し、最終的に抽伸機8により引抜加工を施して内面
溝付きの伝熱管9を得る工程からなるものである。
【0004】従来、上記の内面溝付伝熱管に形成される
溝条は、図6に示すようにフィン10の形状が三角型断
面の突起となっており、標準的な形体はフィンのピッチ
P: 0.3〜0.5mm 、高さH: 0.1〜0.
25mm、傾斜角度θ:30〜60°、根元幅W: 0
.1〜0.3mm の寸法を備えている。しかし、一般
に蒸発、凝縮を伴う熱交換時の熱伝達率は一定段階まで
はフィンが高くなるにつれて増大する傾向を示すから、
前記のフィン高さを0.25mm以上に形成することが
できれば伝熱性能の向上を図ることが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図6に示す
三角型の形状で山高のフィンを形成することは溝付けロ
ールを製作する段階で著しい困難性を伴う。すなわち、
溝付けロールの製作は図7のようにロール11の面を形
成すべきフィン形状に沿った尖端部位をもつ研削砥石1
2で刻設溝条を形成する方法でおこなわれるが、研削砥
石の尖端部は比較的容易に摩耗するため、深い溝を形成
しようとする場合には図8のように先端が潰れた根元幅
Wの広い刻設溝が形成され易くなる。この現象の発生は
、溝形成の途中で研削砥石を頻繁に交換すれば防止する
ことは可能であるが、作業能率の低下と経済的損失が頗
る大きくなるうえ、砥石交換の前後段階で研削溝の深さ
、幅等にバラツキができて均一な溝条が形成できない問
題が生じる。このため、0.25mm程度の深さが成形
の限度となっている。
【0006】本発明は上記の課題を解決するために開発
されたもので、その目的は高さ0.3mm 以上で均一
形状のフィンを円滑に形成することができる内面溝付伝
熱管の製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による内面溝付伝熱管の製造方法は、金属帯
板を給送しながら傾斜溝を刻設した溝付けロールを介し
て片面に溝付加工を施し、これを管状体に成形したのち
両端縁を突き合せ溶接して内面溝付きの伝熱管を得る方
法において、刻設溝の底部が角形断面を有する溝付けロ
ールを用い、先端が平面で略台形断面のフィン形態に溝
付加工することを構成上の特徴とする。
【0008】金属帯板の材質としては、加工性、伝熱性
などの面から銅またはアルミニウムが有効に用いられる
。溝付加工は、先行技術と同様に原料コイルから連続的
に給送される金属帯板を傾斜溝を刻設した溝付けロール
と平滑面をもつ下ロールとの間を通過させる工程によっ
ておこなわれる。
【0009】本発明においては、溝付加工時に用いる溝
付けロールとして刻設溝の底部が角形断面を有するもの
を使用することが要件となる。該溝付けロールは、図1
に示すように形成すべきフィン形態に沿った若干先細り
の角形先端部をもつ研削砥石12でロール11に刻設溝
を研削して形成するが、先端部が角形であるため砥石の
摩耗は極めて少なく、深く切削しても常に根元幅Wの一
様な刻設溝が形成される。したがって、底部が角形断面
で深さが0.3mm 以上の均一な刻設溝を作業性よく
加工形成することができる。
【0010】前記の溝付きロールを用いて溝付加工を施
すことにより、図2に示したように金属帯板1の表面に
先端13が平面で略台形断面14のフィン形態を呈する
溝条を刻設する。この際、各フィン間の溝底に図3に示
すような三角断面の凹部15 (深さ0.02〜0.1
mm 程度) を形成する仕様に設計すると、加工材料
が刻設溝に流れ込み易くなって一層高いフィンを形成す
ることができる。
【0011】本発明で形成する先端が平面で略台形断面
を有するフィンの好ましい形状寸法は、高さH 0.3
〜0.5mm 、ピッチP 0.3〜0.5mm 、根
元幅W 0.2〜0.3mm 、傾斜角度θ10°以下
に設定することで、内径4〜12.7mmの伝熱管にお
いて高い伝熱性能を示す。この場合、フィンの高さHが
0.3mm 未満では熱伝達率が低く、0.5mmを越
えると冷媒側の圧損が高くなって実用上不利となる。 ピッチPが0.3mm を下廻ると冷媒液の収容量が低
下し、0.5mm を上廻ると伝熱面積が小さくなって
、いずれの場合も性能が減退する。また、根元幅Wが0
.2mm 未満ではロールの製作が困難となり、0.3
mm を越すと冷媒液の収納量が少なくなるため性能低
下を招く。なお、傾斜角度θの介在は加工上必要な設計
項目であるが10°を越える傾斜は不要となる。
【0012】管状体の成形工程は、溝付加工後の金属帯
板を加工面を内側にして複数の成形ロールにより曲成化
する方法でおこなわれる。ついで、両端縁の突き合わせ
部をTIG溶接、MIG溶接、電子ビーム溶接、高周波
溶接などの溶接手段を用いて溶接する。溶接後の管状体
は、最終的に抽伸加工を施して一定傾斜パターンの内面
溝付構造を備える伝熱管を得る。
【0013】
【作用】本発明で用いる刻設溝の底部が角形断面を有す
る溝付けロールは、刻設溝を形成する場合に従来の尖っ
た三角型先端の研削砥石ではなく、先端部が平面の角型
研削砥石でおこなわれるから、研削砥石の先端部に摩耗
を伴うことなしに均一かつ深溝の刻設溝を形成すること
ができる。このため、溝付けロール製作の作業性が著し
く改善される。
【0014】上記の溝付けロールを用いて形成されるフ
ィンは先端が平面で略台形断面を呈しており、従来の三
角型断面のフィン形状では成形不可能とされていた高さ
0.3mm 以上のフィンを円滑に加工形成することが
可能となる。したがって、得られる伝熱管の伝熱性能が
有意に向上するうえ、内面プラグを挿入して拡管する際
にもフィン先端部が潰れ難いため、伝熱性能を低下させ
ることがない等の効果がもたらされる。
【0015】
【実施例】実施例 幅31mm、厚さ0.6mm のりん脱酸銅からなる金
属帯板を給送させながら、直径100mm 、幅40m
mで条走行方向に対し17°の傾斜角をもち、刻設溝の
底部が角形断面を有する条数50本の溝付けロール (
両側各5mmは平滑部) を用いて荷重5トンの条件で
溝付加工を施し、フィン寸法がピッチP0.4mm 、
根元幅W0.3mm、傾斜角度θ5°でフィン高さが 
0.1〜0.5mm の範囲で変動する傾斜溝を形成し
た。ついで、溝付加工した金属帯板を3段階の成形ロー
ルを介して曲成化したのち突き合わせ部を溶接し、最終
的に抽伸機で引抜加工して内径9.52mmの内面溝付
伝熱管を製造した。
【0016】このようにして製造した各伝熱管につき、
質量速度200kg/m2s における熱伝達率を測定
した。その結果をフィン高さと熱伝達率との関係グラフ
として図4に示した。図4のグラフから蒸発、凝縮時に
おける各伝熱管の熱伝達率はフィンの高さに伴って上昇
し、フィン高さ0.5mm では蒸発時6.9kW/m
2K 、凝縮時4.5kW/m2Kの高い熱伝達率を示
した。
【0017】比較例 実施例と同一の金属帯板を給送させながら、直径100
mm 、幅40mmで条走行方向に対し17°の傾斜角
をもつ三角型刻設溝 (条数50本) の溝付けロール
 (両端部各5mm平滑部) を用いて荷重5トンの条
件で溝付加工を施し、フィン寸法がピッチP0.4mm
 、根元幅0.3mm 、傾斜角度40°で高さが 0
.1mmから成形限界の0.25mmまでの三角型断面
の傾斜溝を形成した。ついで、実施例と同様に曲成化、
溶接および抽伸の各処理を施して内径9.52mmの伝
熱管を製造した。
【0018】このようにして製造した各伝熱管につき、
質量速度200kg/m2s における熱伝達率を測定
した。その結果をフィン高さと熱伝達率との関係グラフ
として図4に併せて示した。この場合には、フィン高さ
の成形限界である0.25mmにおいて、蒸発時5.5
kW/m2K 、凝縮時3.5kW/m2K の熱伝達
率に止まり、実施例のフィン高さ0.3mm よりも低
い伝熱性能であることが認められた。
【0019】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば刻設溝の
研削加工が容易な底部が角形断面の溝付けロールを用い
、先端が平面で略台形断面を呈する高さ 0.3mm以
上の均一なフィンを金属帯板面に操作性よく溝付加工に
より形成することが可能となる。したがって、従来技術
に比べて高度の伝熱性能を備える内面溝付伝熱管を効率
的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いる溝付けロールの刻設溝を成形す
る状態を示した説明図(部分断面図)である。
【図2】本発明で形成されるフィン形態を示した部分拡
大断面図である。
【図3】本発明で形成される別のフィン形態を示した部
分拡大断面図である。
【図4】実施例におけるフィン高さと熱伝達率の関係を
示したグラフである。
【図5】従来機構による伝熱管の製造装置を示した斜視
説明図である。
【図6】従来の三角型フィン形状を示した部分拡大断面
図である。
【図7】従来の溝付けロールの刻設溝を成形する状態を
示した説明図(部分断面図)である。
【図8】従来の溝付けロールの刻設溝を成形する状態を
示した説明図(部分断面図)である。
【符号の説明】
1  金属帯板 2  溝付けロール 3  溝付けロール 4  傾斜溝条 5  スリッター 6  成形ロール 7  溶接器 8  抽伸機 9  伝熱管 10  フィン 11  ロール 12  研削砥石 13  先端 14  略台形断面 15  凹部 P  フィンのピッチ H  フィンの高さ W  フィンの根元幅 θ  フィンの傾斜角度

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  金属帯板を給送しながら傾斜溝を刻設
    した溝付けロールを介して片面に溝付加工を施し、これ
    を管状体に成形したのち両端縁を突き合せ溶接して内面
    溝付きの伝熱管を形成する方法において、刻設溝の底部
    が角形断面を有する溝付けロールを用い、先端が平面で
    略台形断面のフィン形態に溝付加工することを特徴とす
    る伝熱管の製造方法。
JP10481191A 1991-04-09 1991-04-09 内面溝付伝熱管の製造方法 Pending JPH04313420A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003042676A (ja) * 2001-07-24 2003-02-13 Japan Steel Works Ltd:The 液媒用内面溝付伝熱管とその伝熱管を用いた熱交換器
JP2024521983A (ja) * 2021-04-07 2024-06-05 パラロイ・リミテッド 軸方向改質管

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