JPH0938743A - 伝熱管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属帯板の表面に十分な高さの突起を連続的
に形成でき、突起の傾きを垂直から傾斜状態まで任意に
設定可能な伝熱管の製造方法を提供すること。 【解決手段】 金属帯板１を圧延するロール３の外周面
には、多数の穴５が形成されている。この様なロール３
にて金属帯板１を圧延すると、圧延時に金属帯板１の一
部が変形して各穴５の内部に侵入することにより、金属
帯板１の表面には多数の突起７が形成される。この突起
７を内面側にして金属帯板１を管状に湾曲させ、湾曲に
より接触した両縁を接合すれば、伝熱管を製造すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調機器や冷凍機
器等が備える熱交換器に用いられる伝熱管の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内周面に多数の突起が形成された
金属管からなる熱交換器用の伝熱管が知られている。こ
の種の伝熱管は、金属帯板の一方の表面に多数の突起を
形成し、その突起を内面側にして金属帯板を管状に湾曲
させ、湾曲により接触した金属帯板の両縁を接合すると
いった工程で製造されている。

【０００３】これら一連の製造工程の内、金属帯板の表
面に突起を形成する工程では、例えば、特公昭６１−５
７０８７号公報に記載されている様に、加工溝を設けた
ロールで金属帯板を圧延する方法が知られていた。この
製造方法によれば、金属帯板の表面に角錐状の突起を形
成することができた（従来技術１）。

【０００４】また、従来、熱交換器用の伝熱管として
は、特公平１−５８４４０号公報に記載されている様
に、上流方向へ円柱状の突起を傾けて突設した伝熱管も
知られていた。この伝熱管によれば、角錐状の突起を有
する伝熱管に比べ、伝熱性能を著しく向上させ得ること
が、同公報に開示されている（従来技術２）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によれば、以下に述べる様な問題があった。まず、上
記従来技術１として示した製造方法では、金属帯板の表
面に角錐状の突起を形成することはできるものの、柱状
の突起を形成することはできず、従来技術２として示し
た様な、傾斜円柱状の突起を有する伝熱管を製造するこ
とはできなかった。

【０００６】また、柱状の突起を形成する一般的な手法
としては、プレス加工による突起の形成が考えられる
が、金属帯板の表面に膨大な数の小さな突起を形成する
場合、プレス荷重を大きくすると、プレスされた金属帯
板が金型に張り付いてしまうため、プレス加工では連続
的な製造が困難であった。しかも、工業的に現実的な範
囲内で、かなり大きなプレス荷重をかけても、伝熱管と
して利用するのに十分に満足な高さの突起を形成するこ
とは難しいという問題もあった。

【０００７】更に、仮にプレス加工で実用可能な突起を
形成できたとしても、プレス加工では、金属帯板の表面
に垂直に突設された突起しか形成できないため、直ちに
従来技術２として示した様な傾斜した突起が形成できる
訳ではなく、更に突起を傾斜させるための二次加工が必
要となり、工数が増大する分だけ製造コストも増大し、
工業的には不利であった。

【０００８】そこで、本発明は、金属帯板の表面に十分
な高さの突起を連続的に形成でき、しかも、その突起の
傾きを垂直から傾斜した状態まで任意に設定可能な伝熱
管の製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の伝熱管の製造方法は、請求項１記載の通
り、金属帯板の一方の表面に多数の突起を形成し、該突
起を内面側にして前記金属帯板を管状に湾曲させ、該湾
曲により接触した両縁を接合する工程からなる伝熱管の
製造方法において、外周面に多数の穴が形成されたロー
ルで前記金属帯板を圧延して、前記多数の突起を形成す
ることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の請求項２記載の伝熱管の製
造方法は、前記多数の穴は、前記ロールの外周面から当
該ロールの半径方向へ向かって穿設され、当該ロールで
前記金属帯板を圧延して、傾斜した突起を形成すること
を特徴とする。

【００１１】更に、本発明の請求項３記載の伝熱管の製
造方法は、前記多数の穴は、前記ロールの外周面から当
該ロールの半径方向に対し回転方向下流側へ所定角度傾
けて穿設され、当該ロールで前記金属帯板を圧延して、
垂直な突起を形成することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】上記請求項１記載の伝熱管の製造
方法によれば、図１又は図２に例示する様に、金属帯板
１を圧延するロール３の外周面には、多数の穴５が形成
されている。この様なロール３にて金属帯板１を圧延す
ると、圧延時に金属帯板１の一部が変形して各穴５の内
部に侵入することにより、金属帯板１の表面には多数の
突起７が形成される。

【００１３】この様にして形成された突起７は、ロール
３に形成された穴５の形状に対応して種々の形状にする
ことができ、従来技術１として示した様な角錐状の突起
に限らず、円柱状の突起なども形成可能である。また、
同程度の荷重をかけた場合でも、プレス加工より高い突
起７を形成することができ、伝熱管として利用するのに
有効な突起７を、金属帯板１の表面に形成することがで
きる。しかも、かなり大きな圧延荷重をかけても、金属
帯板１がロール３に張り付く様なことはなく、連続的に
突起を形成することができる。したがって、後は、従来
と同様に、突起７を内面側にして金属帯板１を管状に湾
曲させ、湾曲により接触した両縁を、例えば高周波溶接
等によって接合すれば、伝熱管を製造することができ
る。

【００１４】また、本発明の伝熱管の製造方法は、突起
の傾きを垂直から傾斜した状態まで任意に設定可能な点
に特徴がある。即ち、まず、上記請求項２記載の伝熱管
の製造方法によれば、図１に例示する様に、ロール３の
外周面には、ロール３の外周面からロール３の半径方向
（図示矢印Ａ１方向）へ向かって多数の穴５が穿設され
ている。このロール３で金属帯板１を圧延すると、金属
帯板１がロール３の最下部で圧延される位置に到るまで
に、金属帯板１の表面には垂直な突起７が形成されてゆ
く。金属帯板１は、ロール３の回転に伴って圧延方向に
順次移動してゆくが、金属帯板１の表面とロール３の外
周面との距離が突起７の高さより小さい間は、突起７が
穴５の内部にとどまるため、突起７は徐々に傾いてゆ
く。そして、金属帯板１がある程度移動すると、金属帯
板１の表面とロール３の外周面との距離が突起７の高さ
より大きくなり、突起７は穴５から抜け出す。この結
果、多数の突起７は、いずれも一定の傾斜角で傾いた突
起（以下、傾斜突起ともいう）となる。

【００１５】また、請求項３記載の伝熱管の製造方法に
よれば、図２に例示する様に、ロール３の外周面には、
ロール３の外周面からロール３の半径方向に対し回転方
向下流側へ所定角度θだけ傾けた方向（図示矢印Ａ２方
向）へ向かって多数の穴５が穿設されている。このロー
ル３で金属帯板１を圧延すると、金属帯板１がロール３
の最下部で圧延される位置に到るまでに、金属帯板１の
表面には、ロール３の半径方向に対し回転方向下流側へ
所定角度θだけ傾いた突起７が形成されてゆく。金属帯
板１は、ロール３の回転に伴って圧延方向に順次移動し
てゆくが、金属帯板１の表面とロール３の外周面との距
離が突起７の高さより小さい間は、突起７が穴５の内部
にとどまるため、突起７は徐々に垂直に近づく。そし
て、金属帯板１がある程度移動すると、金属帯板１の表
面とロール３の外周面との距離が突起７の高さより大き
くなり、突起７は穴５から抜け出す。したがって、突起
７が穴５から抜け出すタイミングと穴５の傾きθとを適
切に調整しておけば、多数の突起７は、いずれも金属帯
板１の表面に対して垂直な突起（以下、垂直突起ともい
う）となる。

【００１６】ところで、本発明において、金属帯板の表
面に形成される突起の高さは、金属帯板の材質、寸法、
ロールの寸法、穴の形状および寸法、圧延荷重の大きさ
等の条件によって適宜調整することができる。具体例を
挙げれば、材質ＳＫＤ１１、外径１００ｍｍロールに、
穴直径０．３ｍｍ、穴深さ０．５ｍｍの円柱状の穴を形
成し、厚さ０．７ｍｍ、幅３０．０ｍｍのリン脱酸銅
（Ｃ１２２０−Ｏ）条を冷間圧延する場合、図３に示す
様に、圧延荷重を適宜変更することにより、突起の高さ
を変えることができる。

【００１７】また、ロールに形成すべき穴の穿設角度θ
（図２参照；以下、穴角度θともいう）は、ロールの外
径、突起の高さ等に応じて、突起が所期の傾斜角となっ
た時点で穴から抜け出す様に調整され、例えば、垂直突
起を形成する場合でも、突起の高さによって穴角度θは
異なる。具体例を挙げれば、図３に示した具体例と同条
件で、上述の様に圧延荷重を適宜変更して突起の高さを
変えた場合、各突起を垂直突起とするには、穴角度θ
を、図４に示す様な角度にする必要がある。

【００１８】同様に、傾斜突起を形成する場合でも、特
定の傾斜角にしたい場合には、突起の高さによってロー
ルに対する穴角度θを変える必要がある。但し、傾斜突
起が適当な角度で傾斜していれば構わないのであれば、
請求項２記載の通り、ロールの外周面からロールの半径
方向へ向かって（言い替えれば穴角度θ＝０゜で）穴を
穿設すればよい。

【００１９】また、ロールに形成する穴の形状は特に限
定されないが、少なくとも、圧延時に形成される突起
が、ロールの回転および金属帯板の移動に伴って、ロー
ルの穴から抜け出し得る形状に調整すべきである。その
様な突起の形状として代表的には、柱状又は錐状の突起
を挙げることができ、柱状又は錐状の突起であれば、横
断面の形状は、過度に複雑な形状でない限り、比較的自
由に設定可能である。より具体的には、図５にいくつか
例示する様に、横断面に円形、楕円形、長円形、翼形、
紡錘形、あるいは多角形等が表れる柱状又は錐状の突起
であればどれでも形成できる。また、形状によっては柱
状および錐状以外の異形突起も形成可能である。具体的
な突起の形状および寸法は、要求される突起の強度や熱
交換性能等を勘案して適宜設定すればよい。

【００２０】また、ロール上での穴の配置位置も特に限
定されないが、突起の形状等に応じて、寸法および配置
密度を、熱交換性能が向上する様に調整することが望ま
しい。具体例を挙げれば、直径０．２〜０．４ｍｍ、高
さ０．２〜０．４ｍｍの円柱状の突起の場合、図６に示
す様に、伝熱管の管軸方向に対して適当なリード角αを
もって配列すると共に、管軸方向の間隔ｂおよび管周方
向の間隔ｐを、それぞれ０．３〜１．２ｍｍ程度にそれ
ぞれ調整すると望ましい。なお、これらの間隔ｐ，ｂを
０．３ｍｍより小さくした場合には、単位面積当たりに
形成される突起数が多くなり過ぎるため、圧力損失の増
大を招く恐れがある点であまり好ましくない。一方、間
隔ｐ，ｂを１．２ｍｍより大きくした場合には、単位面
積当たりに形成される突起数が少なくなり過ぎるため、
突起による伝熱面積の増加率が少なく、伝熱性能の向上
があまり期待できない。

【００２１】更に、ロールに穴を形成する方法として
は、レーザー加工、機械加工、放電加工、エッチング加
工等が考えられるが、中でもレーザー加工によるものが
望ましい。より詳しく説明すると、金属帯板に形成すべ
き突起は、既に例示した様なものであり、ロール表面に
形成すべき穴は、通常は１ｍｍ足らずの直径で、隣接す
る穴と穴との間隔もきわめて小さく、形成すべき穴の数
は膨大な数となる。こうした穴を形成する場合、機械加
工を行うには、穴の直径が小さいので加工が困難であ
り、穴の数が多いので多大な加工時間が必要となる。ま
た、放電加工を行うには、穴の数が多いので多大な加工
時間が必要となる。更に、エッチング加工を行うには、
穴の周囲がだれるので穴同士の間隔を狭くすることが難
しい。これに対し、レーザー加工にてローラに穴を形成
すれば、容易に直径の小さな穴を形成でき、機械加工や
放電加工に比べて加工時間は短くて済み、エッチング加
工の様に穴の周囲がだれることもないので、短いピッチ
で穴を形成できる。

【００２２】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々なる変形が可能である。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施の形態をより一層明確に
するため、本発明の伝熱管の製造方法の一実施例につい
て説明する。なお、以下に説明する実施例は、本発明の
実施の形態の一例に過ぎず、本発明の実施の形態を、以
下に例示する具体的な材料等に制限するものではない。

【００２４】［第１実施例］本発明の製造方法を実施可
能に構成された伝熱管製造装置は、図１に概略を示す様
に、金属帯板１を移送経路に導入するガイドロール１１
と、金属帯板１の一方の表面に多数の突起を形成する突
起形成用ロール３と、突起を内面側にして金属帯板１を
管状に湾曲させる成形ロール群１５と、湾曲により接触
した両縁を接合する高周波誘導コイル１７およびスクイ
ズロール１９とを備えている。

【００２５】第１実施例において、上記金属帯板１は、
厚さ０．７ｍｍ、幅３０ｍｍのリン脱酸銅（Ｃ１２２０
−Ｏ）の帯板である。また、突起形成用ロール３は、外
径１００ｍｍの合金工具鋼（ＳＫＤ１１）製の円柱体
で、図１に示した様に、ロール３の半径方向に向かって
穴５が穿設されている。

【００２６】穴５は、直径０．３ｍｍ、深さ０．５ｍｍ
の円柱状で、リード角α＝２７゜、管軸方向間隔ｂ＝
０．５４ｍｍ、管周方向間隔ｐ＝０．５４ｍｍで形成さ
れている。以上の様に構成された伝熱管製造装置におい
て、ロール３における圧延荷重を１１ｔｆに設定して、
金属帯板１を冷間圧延した。その結果、ガイドロール１
１により金属帯板１がロール３に順次供給され、ロール
３にて圧延された金属帯板１の表面には、高さ０．２６
ｍｍの傾斜突起が形成された。なお、この時の金属帯板
１の底肉厚は、０．２７ｍｍであった。

【００２７】その後、成形ロール群１５により、突起を
内面側にして金属帯板１を管状に湾曲させ、湾曲により
接触した両縁を高周波誘導コイル１７にて加熱し、スク
イズロール１９により圧接・接合した。この結果、外径
８ｍｍの傾斜突起付伝熱管が得られた。

【００２８】［第２実施例］上記第１実施例と同様の装
置にて、穴５の形成条件だけを以下の様に変更した。即
ち、第２実施例において、ロール３には、図２に示した
様に、ロール３の半径方向に対し角度θだけ傾けて穴５
が穿設されている。この穴５は、直径０．３ｍｍ、深さ
０．５ｍｍ、穴角度θ＝１０゜の傾斜円柱状で、リード
角α＝２７゜、管軸方向間隔ｂ＝０．５４ｍｍ、管周方
向間隔ｐ＝０．５４ｍｍで形成されている。

【００２９】以上の様に構成されたロール３を用いて、
ロール３における圧延荷重を７ｔｆに設定して、金属帯
板１を冷間圧延した。その結果、金属帯板１の表面に、
高さ０．２０ｍｍの垂直突起が形成された。その後、成
形ロール群１５により、突起を内面側にして金属帯板１
を管状に湾曲させ、湾曲により接触した両縁を高周波誘
導コイル１７にて加熱し、スクイズロール１９により圧
接・接合した。この結果、外径８ｍｍの垂直突起付伝熱
管が得られた。

【００３０】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明の具体的な構成については、上記実施例以外
にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲内の種々なる態様
を採用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の様に、本発明の請求項１〜請求項
３に記載の製造方法によれば、金属帯板の表面に柱状又
は錐状等、種々の形状の突起を形成することができ、突
起の高さも、伝熱管として利用するのに十分な高さにす
ることができる。また、プレス加工の様な金型への張り
付きが起こらないので、連続的な製造に適している。し
たがって、比較的簡単な工程で、連続的に内面突起付の
伝熱管を製造することができる。

【００３２】特に、請求項２記載の製造方法によれば、
伝熱性能の優れた傾斜突起付の伝熱管を製造できる。ま
た、請求項３記載の製造方法によれば、垂直突起付の伝
熱管を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 金属帯板に傾斜突起を形成する方法を説明す
るための説明図である。

【図２】 金属帯板に垂直突起を形成する方法を説明す
るための説明図である。

【図３】 圧延荷重と突起高さとの関係の一例を示すグ
ラフである。

【図４】 垂直突起を形成する場合の突起高さと穴角度
との関係の一例を示すグラフである。

【図５】 種々の形状の突起を例示する斜視図である。

【図６】 突起の配列状態を示す説明図である。

【図７】 伝熱管製造装置の概略を示す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・金属帯板、３・・・ロール（突起形成用ロー
ル）、５・・・穴、７・・・突起、１１・・・ガイドロ
ール、１５・・・成形ロール群、１７・・・高周波誘導
コイル、１９・・・スクイズロール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 直栄 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 清谷 明弘 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属帯板の一方の表面に多数の突起を形
   成し、該突起を内面側にして前記金属帯板を管状に湾曲
   させ、該湾曲により接触した両縁を接合する工程からな
   る伝熱管の製造方法において、 外周面に多数の穴が形成されたロールで前記金属帯板を
   圧延して、前記多数の突起を形成することを特徴とする
   伝熱管の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の伝熱管の製造方法におい
   て、 前記多数の穴は、前記ロールの外周面から当該ロールの
   半径方向へ向かって穿設され、当該ロールで前記金属帯
   板を圧延して、傾斜した突起を形成することを特徴とす
   る伝熱管の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の伝熱管の製造方法におい
   て、 前記多数の穴は、前記ロールの外周面から当該ロールの
   半径方向に対し回転方向下流側へ所定角度傾けて穿設さ
   れ、当該ロールで前記金属帯板を圧延して、垂直な突起
   を形成することを特徴とする伝熱管の製造方法。