(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が周方向に間隔をおいて形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金製の素管に直接捻じり加工を付与して製造された内面螺旋溝付管であって、その結晶粒組織において平均結晶粒サイズが１２０μｍ以下であり、長さ１ｍ〜長さ５ｍのいずれの長さの測定範囲においても捻り角のばらつきが±１％以下の範囲にばらついていることを特徴とする内面螺旋溝付管。
【請求項２】
前記捻り角が１０°〜４５゜の範囲内のいずれかの角度に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内面螺旋溝付管。
【請求項３】
前記１２０μｍ以下の平均結晶粒サイズが、焼き鈍し後に達成された平均結晶粒サイズであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内面螺旋溝付管。
【請求項４】
内面の螺旋溝に沿って形成されているフィンのフィン倒れ角が１゜以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管。
【請求項５】
外面に表面粗さ（Ｒｍａｘ）１５μｍを超える段差として定義されるオレンジピールが無いことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管。
【請求項６】
前記、内面螺旋溝付管において、その製造に用いた押出素管の結晶粒組織について平均結晶粒サイズが８０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管。
【請求項７】
内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が周方向に間隔をおいて形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素管をコイル状に保持したドラムから巻出して巻出し側キャプスタンに周回させつつ、これらドラム及び巻出し側キャプスタンをドラムの巻軸と直交する軸心に沿って回転させることにより、前記巻出し側キャプスタンから前記素管を前記軸心回りに回転させながら巻き出す素管巻出し工程と、巻き出された前記素管を引抜きダイスに通して縮径しながら引き抜くことにより、前記素管を内面螺旋溝付管に加工する引抜き工程を備えることにより、
結晶粒組織において平均結晶粒サイズが１２０μｍ以下であり、長さ方向に捻り角のばらつきが±１％以下である内面螺旋溝付管を製造することを特徴とする内面螺旋溝付管の製造方法。
【請求項８】
前記巻出し側キャプスタンに前記素管を巻き始める位置と前記巻出し側キャプスタンから前記引抜きダイス側に前記素管を送り始める位置を前記巻出し側キャプスタンの回転軸と平行な方向にずらすことにより、前記巻出し側キャプスタンと前記引抜きダイスとの間を前記素管の捻り加工領域とすることを特徴とする請求項７に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
【請求項９】
前記引抜きダイスに前記素管を通して前記素管を捻りつつ縮径する際、前記素管に前方張力と後方張力を付加することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
【請求項１０】
前記１２０μｍ以下の平均結晶粒サイズが、焼き鈍し後に達成された平均結晶粒サイズであることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
【請求項１１】
内面の螺旋溝に沿って形成されているフィンのフィン倒れ角を１゜以下にすることを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
【請求項１２】
外面に表面粗さ（Ｒｍａｘ）１５μｍを超える段差として定義されるオレンジピールが無い内面螺旋溝付管を得ることを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
【請求項１３】
平均結晶粒サイズが８０μｍ以下の前記素管を用いることを特徴とする請求項７〜請求項１２のいずれか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の伝熱管等に用いられる内面螺旋溝付管およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコンや給湯器用などのフィンチューブタイプの熱交換器には、アルミニウムフィン材に冷媒を通すための伝熱管を挿入し熱交換を行っている。伝熱管には従来銅管が使用されてきたが、軽量化、低コスト化及びリサイクル性改善への要求から、アルミニウム合金管への代替が要求されている。
近年、空調機には省エネに向けた伝熱特性の向上が図られ、冷媒の見直しや熱交換器の構造設計の改良が行なわれている。その中で、構成要素の一つである伝熱管も更なる高性能化が求められている。現在は内面に連続した螺旋溝を設けた内面溝付管が主流となっており、熱交換効率の向上が図られている。
【０００３】
内面螺旋溝付管の製法として、管の内面に捻れ溝を転造しながら引抜く溝転造法（特許文献１）が知られている。従来の銅管では、管の外周から高速回転するボールベアリングで管を管内周に設けた溝付きプラグに押し付け、管内面に捻れ溝を転造する溝転造方法が採用されており、内面螺旋溝付管のアルミ化にも同様に溝転造法が使われようとしている。
【０００４】
また、内面螺旋溝付管の他の製造方法として、内面に直線溝を有する素管を用い、この素管を引抜きダイスに入る手前で捻りつつ引抜きダイスで縮径しながら引き抜きして、素管の縮径部を塑性流動させて捻り角を有する内面螺旋溝付管を製造する方法が知られている（特許文献２参照）。
さらに他の製造方法として、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が周方向に間隔をおいて形成された素管を、コイル状に巻取りし、そのコイル状素管をそのコイル軸線上に沿って一定の張力を負荷し直管状に引き伸ばすことにより、該素管に捻りを加え内面螺旋溝付管を製造する方法が知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−１９０４７６号公報
【特許文献２】特開平１０−１６６０８６号公報
【特許文献３】特開２０１２−２３６２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、アルミニウム合金を用いた内面螺旋溝付管を製造するにあたり特許文献１に示す溝転造法で所定の溝形状を得ることは困難である。
例えば、溝転造法の実施に用いる装置は、図１８に示すように、アルミニウム合金製の素管５０を引き抜くための保持ダイス５１を備え、保持ダイス５０の内部に保持プラグ５２を備え、保持ダイス５１の下流側に仕上げダイス５３を備えて構成されている。保持ダイス５１と仕上げダイス５３との間に転造ボール５５が設けられ、転造ボール５５が設けられた位置の内側に前記保持プラグ５２から延在された連結軸５６を介し溝付プラグ５７が設けられている。
図１８に示す装置は素管５０を保持プラグ５２と保持ダイス５１により縮径するとともに、転造ボール５５で素管５０を溝付プラグ５７に押し付けつつ素管５０の内周面に螺旋溝５８を転造しながら引抜き、仕上げダイス５３により螺旋溝付管を製造するための装置である。
しかし、アルミニウム合金は銅合金に比べて強度が低いことから、内面螺旋溝付管で耐圧強度を得るために、銅内面螺旋溝付管に比べ管の底肉厚を厚くする必要があり、その場合、塑性流動しづらくなるために、図１８に示す溝転造装置を用いて所定の内面溝形状、その中でも、フィン高さが高く、フィン幅が狭い、いわゆるハイスリムタイプのフィンを転造することが困難で、溝欠けなど塑性流動不良による欠陥を生じやすい。無理に加工すると管が座屈したり破断したりする。また、内周側に設けた溝プラグと管内周側の接触でアルミ滓が発生し、加工時の溝形状の精度を低下させたり、加工後に取り除くのが難しく管内に残存して溝を詰まらせ、伝熱特性及び圧力損失を大きくするといった問題が挙げられる。更に、溝転造法は予め溝付プラグ５７を挿入する際、管の内周側に溝転造用潤滑油を充填しておくが、それが１コイルの長手方向の長い距離加工するうちに潤滑油の粘度が劣化・低下し、製造した内面螺旋溝付管の底肉厚及び溝形状が長手方向の頭とおしりとで変化し、その溝形状のバラツキが大きい。底肉厚及び溝形状のバラツキは熱特性に影響を及ぼすとともにフィンと内面螺旋溝付管を接合する拡管において、その拡管率にバラツキを生じさせる原因になる。
【０００７】
このため、アルミニウム合金からなる内面螺旋溝付管を製造するには溝転造法以外の製造方法が必要となる。
先の特許文献２に記載されている製造装置は、図１７に示すように支柱型の２つの支持部材１００によって軸周りに回転自在に水平に支持した回転軸１０１に操出ドラム１０２を軸支させ、この操出ドラム１０２にコイル状に巻き付けておいた素管１０３を引抜きダイス１０５を介し引き抜いた後、巻取りドラム１０６に巻き取る構成である。
素管１０３の内周面には直線溝が複数形成されており、引抜きダイス１０５を通過した素管１０３は内面に螺旋溝を有する内面螺旋溝付管１０８に成形される。
【０００８】
図１７において１１０は回転軸１０１を回転させるためのモーターなどの駆動装置であり、この駆動装置１１０の出力軸が無端ベルト等の伝達装置１１１を介し回転軸１０１の端部側に回転駆動力を伝達する。なお、図１７では簡略化して記載しているが、回転軸１０１は枠状のフレームの一部として構成され、このフレームの内側に回転軸１１３により操出ドラム１０２が回転自在に支持されている。回転軸１０１の先端側には素管１０３を案内する図示略のローラーが設けられ、このローラーを介し素管１０３の移動軌跡を変更し、架台１１５の上に設置されている引抜きダイス１０５の引抜き孔に素管１０３を軸芯合わせした上で素管１０３を引き抜くことができる。
【０００９】
図１７に示す製造装置は、引抜きダイス１０５を用いて素管１０３を捻りつつ縮径することにより、素管１０３の縮径部において塑性流動を生じさせて大きな捻り角の内面螺旋溝付管を製造できる装置として知られている。
ところが、図１７に示す製造装置では、操出ドラム１０２から素管１０３を繰り出した位置から、引抜きダイス１０５に至るまでの途中において素管１０３に捻れが作用し座屈するため、大きな捻り角の付与が困難である。即ち、引抜きダイス１０５の内部側に捻れと縮径の両方の力をバランス良く作用させることが困難であった。このため、操出ドラム１０２から繰り出された位置から引抜きダイス１０５に至るまでの間、例えば、素管１０３の移動経路を変更した回転軸１０１の先端側位置やその前後位置などに捻れ力が集中し、素管１０３がダイス１０５に至る前に容易に座屈するという問題点を有していた。
【００１０】
また、先の特許文献３に記載されている製造装置は、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が周方向に間隔をおいて形成された押出素管に一定の捻りを生じさせ、内面に螺旋溝を有する内面螺旋溝付管を製造する装置であり、その概要を図１９に示す。
図１９に示す製造装置１２０は、内面に複数の直線溝により内面フィンが形成された押出素管１２１を巻取りロール１２２の円周上にコイル状に巻取る巻取り手段１２３と、コイル状に形成されたコイル状素管１２１ａをそのコイル軸線１２４の延長方向前方側に向かって引き伸ばし、直管状に成形する引張り手段１３０と、引張り後の管体の断面形状を矯正する図示略の引抜きダイスと、矯正後の内面螺旋溝付管を加熱する熱処理手段とを備えている。なお、図１９に示す製造装置１２０は必要とする捻り角の大きさに合わせて複数段直列接続して使用される。
【００１１】
製造装置１２０において、巻取りロール１２２の外側にコイル状素管１２１ａを送り出す送りロール１２５と抑えロール１２６が設けられ、コイル状素管１２１ａを抑えるガイド板１２７が設けられている。また、抑えロール１２６の一部に加熱ヒーターが内蔵され、コイル状素管１２１ａを加工に必要な温度（２００〜３００℃）に加熱することができる。
引張り手段１３０には、コイル状素管１２１ａをチャッキングして引き延ばすストレッチャー１２８と、引き延ばし後の素管に張力を付加しつつ直管状に成形するピンチロール１２９が複数設けられ、これらによる加工後、巻取りロール１３１に内面螺旋溝付管１３２が巻き取られる。
【００１２】
図１９に示す製造装置１２０によってアルミニウムまたはアルミニウム合金製の押出素管１２１をコイル状素管１２１ａに加工し、ストレッチャー１２８により引き延ばしてピンチロール１２９により直管状に成形することで、内面に直線溝を備えた押出素管１２１を内面に螺旋溝を備えた内面螺旋溝付管１３２に加工して巻き取ることができる。
【００１３】
ところが、図１９に示す製造装置１２０によって内面螺旋溝付管を製造した場合、得られる捻り角は巻き取りロール１２２の径に依存し、一度の加工で大きな捻りを付与するには径を小さくする必要がある。しかしながら、小さい径のロールに中が中空の管を巻き取ると、管が偏平したり座屈するため、大き目の径に巻き取り、引き延ばすといった工程を複数回繰り返す必要があり、生産的でない。また、ロールに巻き取りする工程と引き延ばす工程で管が加工硬化するので、この加工硬化を除去するために熱処理工程が必要となり製造時間がより長くなる問題がある。
また、付与される捻り角は前述したように、巻取りするロール径だけでなく、そのコイル状に巻き取りされる際のピッチも大きく影響するが、一定ピッチのバネ状に加工するのが難しく、結果的に長手方向で捻り角のバラツキが大きく、安定した捻り角が付与できないといった問題点が挙げられる。それを複数回繰り返して行うことから、捻り角のバラツキが更に大きくなりやすい。
【００１４】
もう一つの問題は、管内周側の肌荒れが原因で、内面螺旋溝付管長手方向の垂直断面でみた場合、本来その円の中心方向に放心円状に底肉厚部に形成されるフィンが、内周表面の凹凸でフィン倒れとなることで、拡管プラグによる拡管時にそのフィン倒れが増幅されてしまう問題である。その場合、フィン倒れで、拡管プラグからの外周方向に作用する力がフィン倒れで吸収され、底肉厚部に伝わり難くなるため、所定の拡管率が得られず、放熱フィンと伝熱管との十分な接合が得られず、熱特性の劣化を招く。また、その程度がひどい場合には、フィン倒れが大きくなり冷媒の流路を塞ぎ、熱特性が大きく劣化する。
【００１５】
それらオレンジピールは拡管時に内面螺旋溝付管の表面に発生するだけでなく、内面螺旋溝付管の製造に使用する素管の結晶粒サイズが大きい場合には、内面螺旋溝付管の製造時に発生し、外周・内周表面に凹凸の肌荒れを生じた伝熱管になるため、好ましくは、製造した内面螺旋溝付管の結晶粒組織における結晶粒サイズだけでなく、用いる素管の結晶粒サイズを制限する必要性があると考えられる。更に、製造した内面螺旋溝付管は加工硬化しており、そのままでは拡管により溝のみが潰れやすい状態であるため、Ｏ材化のための焼き鈍しが必要であり、その熱処理で結晶粒が成長することから、内面螺旋溝付管に関しては、最終熱処理後の結晶粒サイズに制限を設ける必要がある。
【００１６】
本発明は、内面にストレートの溝を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金製の素管に直接捻り加工を施して得られる内面螺旋溝付管に関し、内面螺旋溝付管の加工時および拡管時のオレンジピールの発生がなく、拡管性および内面性状に優れる内面螺旋溝付管の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る内面螺旋溝付管は、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が周方向に間隔をおいて形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金製の素管に直接捻じり加工を付与して製造された内面螺旋溝付管であって、その結晶粒組織において平均結晶粒サイズが１２０μｍ以下であり、長さ方向に捻り角のばらつきが±１％以下であり、長さ１ｍ〜長さ５ｍのいずれの長さの測定範囲においても捻り角のばらつきが±１％以下の範囲にばらついていることを特徴とする。
本発明に係る内面螺旋溝付管において、前記捻り角が１０°〜４５゜の範囲内のいずれかの角度に設定されている構成を採用できる。
【００１８】
本発明において、前記１２０μｍ以下の平均結晶粒サイズが、焼き鈍し後に達成された平均結晶粒サイズであることが好ましい。
本発明において、内面の螺旋溝に沿って形成されているフィンのフィン倒れ角が１゜以下であることが好ましい。
本発明において、外面に表面粗さ（Ｒｍａｘ）１５μｍを超える段差として定義されるオレンジピールが無いことが好ましい。
本発明の内面螺旋溝付管において、その製造に用いた押出素管の結晶粒組織について平均結晶粒サイズが８０μｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が周方向に間隔をおいて形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素管をコイル状に保持したドラムから巻出して巻出し側キャプスタンに周回させつつ、これらドラム及び巻出し側キャプスタンをドラムの巻軸と直交する軸心に沿って回転させることにより、前記巻出し側キャプスタンから前記素管を前記軸心回りに回転させながら巻き出す素管巻出し工程と、巻き出された前記素管を引抜きダイスに通して縮径しながら引き抜くことにより、前記素管を内面螺旋溝付管に加工する引抜き工程を備えることにより、結晶粒組織において平均結晶粒サイズが１２０μｍ以下であり、長さ方向に捻り角のばらつきが±１％以下である内面螺旋溝付管を製造することを特徴とする。
【００２０】
本発明において、前記巻出し側キャプスタンに前記素管を巻き始める位置と前記巻出し側キャプスタンから前記引抜きダイス側に前記素管を送り始める位置を前記巻出し側キャプスタンの回転軸と平行な方向にずらすことにより、前記巻出し側キャプスタンと前記引抜きダイスとの間を前記素管の捻り加工領域とすることができる。
本発明において、前記引抜きダイスに前記素管を通して前記素管を捻りつつ縮径する際、前記素管に前方張力と後方張力を付加することが好ましい。
本発明において、前記１２０μｍ以下の平均結晶粒サイズが、焼き鈍し後に達成された平均結晶粒サイズであることが好ましい。
本発明において、内面の螺旋溝に沿って形成されているフィンのフィン倒れ角を１゜以下にすることができる。
本発明において、外面に表面粗さ（Ｒｍａｘ）１５μｍを超える段差として定義されるオレンジピールが無い内面螺旋溝付管を得ることができる。
本発明において、平均結晶粒サイズが８０μｍ以下の前記素管を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、内周面に直線溝を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金製の素管を出発材に、その素管に直接捻じりと引抜きを加える方法で内面螺旋溝付管を製造する上で、平均結晶粒サイズが１２０μｍ以下であり、長さ１ｍ〜長さ５ｍのいずれの長さの測定範囲においても長さ方向に捻り角のばらつきが±１％以下にばらついていて、寸法精度が高く、内面溝形状の自由度が大きく、且つフィン高さの高い内面螺旋溝付管であって、外周面の肌荒れが無く、拡管した際のフィンとの密着性に優れた内面螺旋溝付管を提供できる。
また、フィン倒れ角が１゜以下であり、細管への対応が可能で、表面にオレンジピールなどの凹凸が無く、表面が滑らかな内面螺旋溝付管を提供できる。
【００２２】
これら種々の優れた特徴を有する内面螺旋溝付管を得られるのは、素管を巻き出すドラムから素管を直接引抜きダイスに通すのではなく、一旦巻出し側キャプスタンに周回させてから引抜きダイスに通すことで、素管の長さ方向に捻り加工を負荷する領域を短く設定し、引抜きダイスの加工域にできる限り捻り加工域と縮径加工域を一致させることができることに起因する。また、素管を巻き出すドラムと素管を周回させた巻出し側キャプスタンを同一軸心周りに同期回転させて引抜きダイス側に巻き出すことで、ドラムと巻出し側キャプスタンの間の素管に捻りを与えることなく素管を引抜きダイスまで到達させることができるので、素管の座屈を抑制しつつ素管の捻り加工と縮径加工ができる。
【００２３】
１０ｍｍ以下の管径などのアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素管のように座屈のおそれの高い素管であっても、長さ方向の捻り角の形成精度、フィン高さ、フィン頂角形成精度に優れ、内面溝形状の自由度が大きい内面螺旋溝付管を得ることができる。
【００２４】
巻出し側キャプスタンに素管を周回させる場合、素管を巻き始める位置と素管を引抜きダイス側に送り出す位置を巻出し側キャプスタンの回転軸に平行な方向にずらすことにより、素管に捻り加工を負荷する領域を短くし、捻り加工と縮径加工を施す加工領域を引抜きダイスの加工領域に一致させることができる。
これにより、長さ方向に寸法精度が高く、内面溝形状の自由度が大きい内面螺旋溝付管を確実に生産できる効果を奏する。
【００２５】
また、引抜きダイスを通して素管の捻り加工と縮径加工を行う場合、素管に前方張力と後方張力を加えることにより、引抜きダイスによる加工域において素管の座屈を抑制できる。このため、素管に対する前方張力と後方張力のバランスを整えることで、素管の引抜き速度を向上させることが可能となり、高い生産性でもって内面螺旋溝付管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る内面螺旋溝付管の製造装置の一実施形態を示す模式図。
【図２】同製造装置の要部拡大説明図。
【図３】同製造装置の巻出し側キャプスタンに対する素管の巻き付け状態を模式的に示す平面図。
【図４】同製造装置に用いられる引抜きダイスの断面図。
【図５】内面に直線溝が形成された素管を説明する図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側断面図。
【図６】内面に螺旋溝が形成された内面螺旋溝付管の断面と一部を展開した状態を示す説明図。
【図７】本実施形態に係る内面螺旋溝付管を備えた熱交換器の一例を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図。
【図８】実施例において内面螺旋溝付管を製造した場合の加工域長さと限界捻り角との関係を示すグラフ。
【図９】実施例において内面螺旋溝付管を製造した場合の引抜き時の縮径率と限界捻り角との関係を示すグラフ。
【図１０】実施例において内面螺旋溝付管を製造した場合の巻出し側キャプスタンの公転速度と捻り角の管径を示すグラフ。
【図１１】実施例において製造した内面螺旋溝付管の一例の長さ方向測定位置と捻り角の関係を示すグラフ。
【図１２】実施例において製造した内面螺旋溝付管におけるフィン頂角とフィン頂幅を示す図。
【図１３】実施例において製造した内面螺旋溝付管におけるフィン倒れ角を示す説明図。
【図１４】実施例で得られた内面螺旋溝付管の一例を示すもので、（ａ）は内面螺旋溝付管の部分横断面の金属組織写真、（ｂ）は内面螺旋溝付管の一部を切り開いて螺旋溝を示した状態を示す展開写真、（ｃ）は内面螺旋溝付管の部分断面の溝形状を示す写真。
【図１５】比較例で得られたオレンジピールのある内面螺旋溝付管の一例を示すもので、（ａ）は内面螺旋溝付管の部分断面の金属組織写真、（ｂ）は内面螺旋溝付管の一部を切り開いて螺旋溝を示した状態を示す展開写真、（ｃ）は内面螺旋溝付管の部分断面の溝形状を示す写真。
【図１６】実施例１と比較例の内面螺旋溝付管においてオレンジピール発生有無の状態を示すもので、（ａ）はオレンジピールが発生していない実施例の内面螺旋溝付管の表面状態を示す写真、（ｂ）はオレンジピールが発生している比較例の内面螺旋溝付管の表面状体を示す写真。
【図１７】引抜きダイスを用いて内面螺旋溝付管を製造するための従来装置の一例を示す構成図。
【図１８】従来の溝転造法を実施するための装置を示す断面図。
【図１９】ドラムの外周に押出素管を巻き付けてから引き伸ばすことにより内面螺旋溝付管を製造する装置の一例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る内面螺旋溝付管とその製造方法並びに製造装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の内面螺旋溝付管の製造装置Ａは、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝１１ａを周方向に間隔をおいて形成した素管１１（図５参照）に、一定の捻りを生じさせ、内面に螺旋溝１１ｄを有する内面螺旋溝付管１１Ｒ（図６参照）を製造する装置である。図６に示す内面螺旋溝付管１１Ｒにおいて、捻り角θは、内面螺旋溝付管１１Ｒの直径の長さａと捻り周期ｂにおいて螺旋溝１１ｄの傾斜角として把握される。
【００２８】
この製造装置Ａは、図１に示すように、内面に直線溝１１ａによりフィン１１ｂが形成された素管１１をコイル状に巻き取った状態に保持するドラム２１と、このドラム２１から巻き出される素管１１を巻き付けながら、該素管１１を巻き出す巻き出し側キャプスタン２２と、これらドラム２１及び巻き出し側キャプスタン２２をドラム２１の巻軸（回転軸）２１ａと直交する軸心Ｃを中心として回転する回転手段２３と、巻き出し側キャプスタン２２から送り出される素管１１を通す引抜きダイス２４と、引抜きダイス２４を通って内面の直線溝が螺旋溝となった内面螺旋溝付管１１Ｒを巻き付けながら送り出す引抜き側キャプスタン２５と、引抜き側キャプスタン２５を経由した内面螺旋溝付管１１Ｒを通す第２の引抜きダイス２６と、この第２の引抜きダイス２６を経由した内面螺旋溝付管１１Ｒを巻き付ける第３のキャプスタン２７と、第３のキャプスタン２７から巻き出される内面螺旋溝付管１１Ｒを巻き取る巻き取りドラム２９とを備えている。
【００２９】
巻き出し側のドラム（以下、巻き出しドラムと称す）２１は、巻き出される素管１１を上記軸心Ｃに沿って案内するためのガイドプーリ３１および支持軸３１ａとともに第１フレーム３２に取り付けられている。この場合、巻き出し側ドラム２１は、回転自在に第１フレーム３２に支持されるとともに、巻き径によりブレーキ力を制御しながら一定の張力で素管１１を送り出すようになっている。符号３３は巻き出しドラム２１、ガイドプーリ３１等を一体に覆うカバーを示す。図１に示す構造ではドラム２１のブレーキ力は巻軸２１ａに接続するように設けられているトルク調節自在なパウダーブレーキ等のブレーキ装置１５により発生される。
【００３０】
また、この第１フレーム３２の前端部３４及び後端部３５は上記軸心Ｃに沿って軸状に延びており、これら前端部３４及び後端部３５が軸受３６を介し２つの脚部３７により水平に、かつ、軸心周りに回転自在に支持されて、第１フレーム３２が回転自在とされている。第１フレーム３２の前端部３４は、脚部３７より前方に突出しており、その突出端部に巻き出し側キャプスタン２２を保持する第２フレーム３８が固定されている。したがって、この第２フレーム３８は第１フレーム３２に対して固定状態とされ、巻き出し側キャプスタン２２ごと、上記軸心Ｃを中心として回転自在に支持されている。
第１フレーム３２は、ドラム２１の巻軸２１ａを支持する矩形枠状の主フレーム３２ａと主フレーム３２ａの一側から先窄まり状に延出形成された側面視等脚台形状の副フレーム３２ｂと、副フレーム３２ｂの先端側に延出形成された軸型の前端部３４と、主フレーム３２ａの後端側に延出形成された軸型の後端部３５からなる。
第１フレーム３２の前端部３４は、一方の脚部３７より更に前方に突出されており、その突出端部に巻出し側キャプスタン２２を保持する第２フレーム（巻出し側フレーム）３８が固定されている。したがって、第２フレーム３８は第１フレーム３２に対し一体化され、巻出し側キャプスタン２２とともに、水平な軸心Ｃを中心として軸心周りに回転自在に支持されている。
【００３１】
第１フレーム３２の後端部３５は、脚部３７より後方に突出されており、その突出端部の下方にモーター等の駆動部３９が設けられている。この駆動部３９の回転軸には無端ベルト等の伝達装置３９ａの一端が巻き掛けられており、伝達装置３９ａの他端が前記後端部３５の突出端に巻き掛けられている。このため、駆動部３９の回転軸の回転力を後端部３５の突出端に伝達し、第１フレーム３２及び第２フレーム３８を回転できる。
この駆動部３９により第１フレーム３２及び第２フレーム３８を一体に回転させる構成であり、駆動部３９、両フレーム３２、３８、軸受３６、脚部３７等により、巻き出しドラム２１と巻き出し側キャプスタン２２とを上記軸心Ｃを中心に一体に回転する回転手段２３が構成される。
【００３２】
巻き出し側キャプスタン２２は、図示例では、従動ローラー４１を備えており、この従動ローラー４１との間で素管１１を複数ターン掛け回すように巻き付けた状態として再度軸心Ｃ１に沿って送り出すようにしている。素管１１はキャプスタン２２に数周分巻き付けられることにより、図３に示すように、素管１１は、巻き出しドラム２１からの巻き出し路とはキャプスタン２７の回転軸と平行な方向にずれた軸心（後述する加工域の軸心）Ｃ１に沿って送り出される。素管１１は数周分巻き付けられるので、安定した張力で巻き出される。
なお、図２は図１に示す製造装置Ａのうち、引抜きダイス２４の前後に設けられている巻出し側キャプスタン２２と引抜き側キャプスタン２５を主体として素管１１との相対関係を主体に描いた図であり、図２では従動ローラー４１、４３の記載を略している。
また、図２に示すようにキャプスタン２２の頂上位置と引抜きダイス２４の出口部分との間の長さＬの領域が加工域とされる。
【００３３】
この場合、従動ローラー４１は、上記軸心Ｃ（素管１１の走行路）から退避した位置に設けられており、図示例の場合は、巻き出し側キャプスタン２２に対して軸心Ｃ（素管１１の走行路）と垂直となるように配置されている。また、キャプスタン２２と従動ローラー４１とは平行ではなく、キャプスタン２２の軸心に対して従動ローラー４１の軸心が交差する方向に配置されており、このような配置とされていることにより、巻き付けられる素管同士の重なりを防止して、作製される内面螺旋溝付管の表面スリ傷、破断、座屈の発生を効果的に抑制することができる。
また、脚部３７の中の軸受け３６の中に、捻り加工前の素管１１の真円を回復するための引抜きダイス１６を有している。
コイル状に巻かれた素管１１は、素管同士の接触で偏平状に変形している。変形したまままの形状で引抜きを行なうと、引抜きダイス２４に偏平な素管１１が均一に接触せず、捻りの付与で座屈してしまう。従って、真円度を長径/短径の比が１．２以内になるように、縮径率０．５〜３％の引抜きを行なう。この縮径率は、（引抜き前の素管１１の外径−引抜き後の内面螺旋溝付管の外径）／引抜き前の素管の外径の百分率により求められる。
【００３４】
引抜きダイス２４は、巻き出し側キャプスタン２２から巻き出された直後の素管１１を通すように上記軸心Ｃ１上に配置される。具体的には、引抜き側キャプスタン２５が巻き出し側キャプスタン２２と素管１１の走行路を上記軸心Ｃ１と一致させた状態に配置され、これら両キャプスタン２２、２５の間に引抜きダイス２４が配置されている。引抜き側キャプスタン２５はモーター装置Ｍ１による駆動で回転する。この場合、引抜き側キャプスタン２５は、架台４２に支持されており、その架台４２の前端部に引抜きダイス２４も一体に固定されている。
また、引抜き側キャプスタン２５は、巻き出し側キャプスタン２２と同様に、従動ローラー４３を備えており、この従動ローラー４３との間で内面螺旋溝付管１１Ｒを複数ターン掛け回すように巻き付けた状態として上記軸心Ｃ１と平行に送り出すようにしている。内面螺旋溝付管１１Ｒはキャプスタン２５に数周分巻き付けられる。この引抜き側キャプスタン２５において、内面螺旋溝付管１１Ｒは、両キャプスタン２２、２５の間の軸心Ｃに対してキャプスタン２５の回転軸と平行な方向にずれて送り出される。
【００３５】
この場合も、従動ローラー４３は、上記軸心Ｃ１（内面螺旋溝付管１１Ｒの走行路）から退避した位置に設けられており、引抜き側キャプスタン２５に対して軸心Ｃ１（内面螺旋溝付管１１Ｒの走行路）と垂直となるように配置されている。したがって、この引抜き側キャプスタン２５とその上流の巻き出し側キャプスタン２２との間隔が狭められ、その間での素管１１の捻り加工領域が短くなることにより、座屈の発生を効果的に抑制することができる。
引抜きダイス２４は、図４に示すように素管１１を挿通させるダイス孔２４ａを有しており、素管１１の外径を減少させる空引きを行う。その引抜きダイス２４における縮径率は５〜４０％とされる。縮径率が小さ過ぎる場合は引抜きによる効果が乏しく、大きな捻り角を得ることが難しいので、５％以上とするのが好ましい。一方、縮径率が大きくなり過ぎると加工限界で破断を生じ易くなるので、４０％以下とするのが好ましい。
【００３６】
また、この実施形態では、引抜き側キャプスタン２５の下流位置に、架台４４に支持された第３のキャプスタン２７が備えられており、引抜き側キャプスタン２５と第３のキャプスタン２７との間に第２の引抜きダイス２６が設けられている。第３のキャプスタン２７はモーター装置Ｍ２による駆動で回転する。この第２の引抜きダイス２６は、前段の引抜きダイス２４を通過することにより形成された内面螺旋溝付管１１Ｒのスキンパス用に設けられるもので、引抜きによる断面の変化は少なく、表面及び寸法が仕上げ整形されるとともに内面螺旋溝付管１１Ｒの真円度が回復する。
【００３７】
第３のキャプスタン２７の構成は前述の他のキャプスタン２２、２５と同様であり、内面螺旋溝付管１１Ｒは、従動ローラー４５との間で複数ターン掛け回すように巻き付けた状態として巻き出される。従動ローラー４５が軸心Ｃ１（内面螺旋溝付管１１Ｒの走行路）から退避するように配置され、第３のキャプスタン２７に対して軸心Ｃ１（内面螺旋溝付管１１Ｒの走行路）に垂直となるように配置されている点は、他の従動ローラー４１、４３と同様である。
巻き取りドラム２９は、内面螺旋溝付管１１Ｒを一定の張力で巻き取るものであり、回転のための駆動部４６を備えている。
【００３８】
次に、このように構成した製造装置Ａを用いて、内面螺旋溝付管１１Ｒを製造する方法について説明する。
予め、押出により、図４に示すように、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝１１ａが周方向に間隔をおいて形成された素管１１を作製する（素管押出工程）。
そして、この素管１１を巻き出しドラム２１にコイル状に保持しておき、この巻き出しドラム２１から巻き出した素管１１を巻き出し側キャプスタン２２に巻き付けつつ、回転手段２３によってフレーム３２、３８と一体に巻き出しドラム２１及び巻き出し側キャプスタン２２を軸心Ｃ回りに回転させることにより、巻き出し側キャプスタン２２から素管１１を回転させながら巻き出す（素管巻き出し工程）。
【００３９】
巻き出された素管１１を引抜きダイス２４に通した後に、引抜き側キャプスタン２５に巻き付けることにより、素管１１を引抜き加工して縮径する（素管引抜き工程）。この素管引抜き工程により、素管１１に捻りが付与され、内面に螺旋溝が形成された内面螺旋溝付管１１Ｒとなる。
この場合、捻りにより素管１１には円周接線方向にせん断応力が作用し捻り角が付与されるが、同時に素管１１の長手方向には捻りに伴う圧縮応力が作用し、その値が座屈応力を超えた場合に座屈が生じるが、引抜き加工による素管長手方向への引張応力により、圧縮応力を低減できるため、座屈の発生を抑制できる。
【００４０】
引抜きダイス２４の前後でそれぞれのキャプスタン２２、２５に素管１１あるいは内面螺旋溝付管１１Ｒを巻き付けているので、ドラム巻き出し軸及び最終ドラム巻取り軸と捻りを加える加工域の軸心Ｃ１が、巻き出し側キャプスタン２２に巻き付けられた素管１１の周数分キャプスタン２２の回転軸と平行な方向にずれるとともに、前後のキャプスタン２２、２５に巻き付け拘束されることで、素管１１の加工域長さは図４に示すように、巻き出し側キャプスタンのトップの位置から引抜きダイス最終端部の位置までの距離Ｌと一定に制御が可能となる。加工域の長さが長いほど、座屈応力は小さくなり、その結果、わずかな捻りにおいても座屈を生じやすくなることからキャプスタン２２、２５の距離を調整しできる限りその距離を短くすることで、大きな捻り角を付与した際にも、座屈の発生を抑制することが出来る。
引抜きダイス２４の終端部から引抜き側キャプスタン２５の位置が離れすぎると、キャプスタン２５に内面螺旋溝付管１１Ｒを巻き付けてはいるものの、その拘束力が弱くなり、引抜きダイス２４から内面螺旋溝付管１１Ｒが出た後にも内面螺旋溝付管１１Ｒが回転し、その場合、長手方向で加工域の長さが変化し、長手方向の捻り角がばらつく要因になる。
【００４１】
両キャプスタン２２、２５の間隔を狭くしすぎた場合、引抜きダイス２４を支持する架台４２にキャプスタン２２、２５が接触してしまうので、接触しない範囲で狭いのが好ましい。両キャプスタン２２、２５の径は、１００ｍｍ以上が好ましい。１００ｍｍ未満では、それぞれのキャプスタン２２、２５に巻き付けた際に素管が座屈または偏平するおそれがある。逆に９００ｍｍ以上にすると前述したようにキャプスタン２２、２５の距離が広すぎて座屈を生じやすくなる。
なお、内面螺旋溝付管の捻り角は、巻き出しキャプスタン２２の公転速度と素管１１の巻き出し速度との関係により定められる。
【００４２】
この引き抜き加工により形成された内面螺旋溝付管１１Ｒを引抜き側キャプスタン２５から巻き出し、第３のキャプスタン２７に巻き付けながら、これら両キャプスタン２５、２７の間で第２の引抜きダイス２６に内面螺旋溝付管１１Ｒを挿通することにより、表面を整形する（仕上げ引抜き工程）。素管引抜き工程において内面螺旋溝付管１１Ｒに若干のつぶれ等の変形が生じていた場合でも、この仕上げ引抜き工程を経ることにより、その変形も修正して、所定の真円度の内面螺旋溝付管１１Ｒとすることができる。
最後に内面螺旋溝付管１１Ｒは巻き取りドラム２９に巻き付けられる（巻き取り工程）。  巻取りドラム２９は、引抜き側キャプスタン２５およびキャプスタン２７と同期してモーター駆動で回転する。
【００４３】
以上のように、巻き出し側キャプスタン２２と引抜き側キャプスタン２５との間で一定の張力を付与した状態で素管１１を回転させながら引抜き加工することにより、座屈を生じることなく、大きな捻り角の内面螺旋溝付管１１Ｒを製造することができる。特に内部にプラグ等を入れた転造加工を行う必要がないため、予め、押出加工時に素管１１の内壁に頂角の小さい高いフィン１１ｂを形成しておくことで、そのフィン１１ｂをつぶすことなく素管１１を捻ることができ、スリムフィンタイプの内面螺旋溝付管１１Ｒを製造することができるとともに、加工後、特に管材の内面の洗浄を必要としない。
【００４４】
図７は、本発明に係る内面螺旋溝付管を備えた熱交換器８０の一例を示す概略図であり、冷媒を通過させるチューブとして内面螺旋溝付管８１を蛇行させて設け、この内面螺旋溝付管８１の周囲に複数のアルミニウム合金製フィン材８２を平行に配設した構造である。内面螺旋溝付管８１は、平行に配設したフィン材８２を貫通するように設けた複数の透孔を通過するように設けられている。
図７に示す熱交換器８０の構造において内面螺旋溝付管８１は、フィン材８２を直線状に貫通する複数のＵ字状の主管８１Ａと、隣接する主管８１Ａの隣り合う端部開口どうしをＵ字形のエルボ管８１Ｂで図７（ｂ）に示すように接続してなる。また、フィン材８２を貫通している内面螺旋溝付管８１の一方の端部側に冷媒の入口部８６が形成され、内面螺旋溝付管８１の他方の端部側に冷媒の出口部８７が形成されることで図７に示す熱交換器８０が構成されている。
【００４５】
図７に示す熱交換器８０は、フィン材８２のそれぞれに形成した透孔を貫通するように内面螺旋溝付管８１を設け、フィン材８２の透孔に挿通後、拡管プラグにより内面螺旋溝付管８１の外径を押し広げて内面螺旋溝付管８１とフィン材８２を機械的に一体化することで組み立てられている。
図７に示す熱交換器８０に内面螺旋溝付管８１を適用することで、熱交換効率の良好な熱交換器８０を提供できる。
また、例えば、内面螺旋溝付管１１Ｒの外径が１０ｍｍ以下と小さく、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる内面螺旋溝付管１１Ｒを用いて熱交換器８０を構成すると、小型高性能であり、リサイクル時にフィン材８２と内面螺旋溝付管８１の分離が不要であって、リサイクル性に優れた熱交換器を提供できる。
【実施例】
【００４６】
「実施例１」
外径１０ｍｍ、内径９．１ｍｍ、内面に直線溝が形成された３００３アルミニウム合金素管を用いて内面螺旋溝付管の製造を行った。
素管は、外径１０ｍｍ、内径９．１ｍｍの３００３押出まま材を用い、内面の直線溝の数は４５個（８°／１山）で、これら直線溝により形成されるフィンの高さが０．２８ｍｍ、フィンの頂角が１０°であるものを用いた。この素管を用いて、引抜きダイスの孔径が７．５ｍｍ、縮径率２５％、引抜き速度が５ｍ／ｍｉｎの条件で引抜き加工を行った。なお、用いた素管の平均結晶粒径は、８０μｍのものを用いている。素管の平均結晶粒径は、後述するように押出成形時のホモ処理条件と押出条件により制御可能であり、この例ではホモ処理条件５８０℃、５時間、押出時のビレット温度５５０℃、押出速度４０ｍ／分の押出速度とすることで平均結晶粒径８０μｍの素管を得た。
【００４７】
まず、加工域長さと巻き出し側キャプスタンの公転速度を上げて限界捻り角（座屈を生じないで捻れる最大捻り角）の関係を調べたところ、図８に示す結果となった。
この図８に示されるように、両者の間には相関が認められ、加工域長さが短くなるにつれて限界捻り角の値は指数関数的に増大する傾向を示した。加工域長さ１８０ｍｍでは座屈に至っておらず、参考データである。
加工域長さを２２０ｍｍとして上記の条件で作製した素管引抜き工程後の内面螺旋溝付管は、外径が７．５ｍｍとなり、内面に捻り角が３０°の螺旋溝が形成されていた。仕上げ引抜き工程後では、第３の引抜きダイスを通すことにより、捻り角がわずかに小さくなることから、最終的に、外径が７．２ｍｍで、内面螺旋溝の捻り角は２８°となった。
また、内面にストレートの溝を設けた外径φ＝１０ｍｍ、内径φ＝９．１ｍｍの３００３アルミニウム合金素管を用いて、加工域長さ２２０ｍｍ、引抜速度５ｍ／ｍｉｎで、巻き出し側キャプスタンの公転速度を変量し、引抜き時の縮径率が限界捻り角（座屈を生じずに捻れる最大捻り角）に及ぼす影響を調べた結果、図９に示す結果となった。
この図９に示されるように、両者の間には相関が認められ、引抜き時の縮径率を大きくするにつれて限界捻り角が大きくなる傾向が認められる。
【００４８】
次に、内面に直線溝を設けた外径φ＝１０ｍｍ、内径φ＝９．１ｍｍの３００３アルミニウム合金からなる押出素管を用い、図１に示す装置を用いて引抜き時の捻り角と巻出し側フレームの回転速度の関係を調べた結果、図１０に示す結果が得られた。
図１０は、加工域長さ２２０ｍｍ、３０％リダクションで外径φ７．５ｍｍ、内径φ６．６ｍｍ、引抜速度１０ｍ／ｍｉｎの条件において捻り角と巻き出し側キャプスタン回転速度の関係を示している。
巻出し側フレームの回転速度と捻り角は比例する関係となり、巻出し側フレームの回転速度を変量することにより、捻り角の変量が可能であることが判った。
【００４９】
「実施例２」
次に、内面に直線溝を設けた外径φ＝１０ｍｍ、内径φ＝９．１ｍｍの３００３アルミニウム合金からなる素管（平均結晶粒サイズ８０μｍ）を用い、図１に示す装置を用いて、加工域長さ２２０ｍｍ、３０％リダクション、引抜速度１０ｍ／ｍｉｎ、巻き出し側キャプスタンの公転速度１８０ｒｐｍで、外径φ７．５ｍｍ、内径φ６．６ｍｍの製造条件にて、２０゜の内面螺旋溝を有する長さ７７８ｍの内面螺旋溝付管を製造した。なお、用いた素管の平均結晶粒径は、８０μｍのものを用いている。
得られた内面螺旋溝付管の一部を長さ５ｍにわたり、切り出し、切り出した内面螺旋溝付管の長さ方向における捻り角の分布を調べた。その結果を図１１に示す。
図１１に示す結果から、図１に示す製造装置を用いて形成した内面螺旋溝付管は、長手方向で安定した捻り角の付与ができていた。また、捻り角のばらつきは、±０．５゜の範囲内に納まっており、極めて優秀な精度で管材の長手方向に均一な捻り角を付与できていることが判った。
【００５０】
「実施例３」
次に、内面に直線溝を設けた外径φ＝１０ｍｍ、内径φ＝９．０ｍｍの３００３アルミニウム合金からなる押出素管（平均結晶粒径８０μｍ）を用い、図１に示す装置を用いて２５゜の内面螺旋溝を有する長さ７７８ｍの内面螺旋溝付管を製造した。この製造は、引抜きリダクション３０％、加工域長２２０ｍｍ、外形φ７ｍｍの捻り管を引抜速度１０ｍ／ｍｉｎ、巻き出し側キャプスタンの公転速度２５０ｒｐｍの条件で作成した。
長さ７７８ｍの内面螺旋溝付管について、加工開始位置から、長さ方向に１０ｍ、１９５ｍ、３８９ｍ、５８４ｍ、７７５ｍの各位置において捻り角（゜）、外径（ｍｍ）、底肉厚（ｍｍ）、フィン高さ（ｍｍ）、フィン頂幅（ｍｍ）、フィン頂角（゜）を測定した結果を以下の表１に示す。
フィン頂角とは、図１２に示す等脚台形状のフィンにおいて、左右の斜辺がなす角度であり、フィン頂幅とはフィン頂部分の幅である。フィン高さはフィン底部からフィン頂部までの高さとした。
底肉厚とは、図１３に示すように螺旋溝１１ｄの部分に相当する内面螺旋溝付管１１Ｒの肉厚を示す。なお、内面螺旋溝付管１１Ｒは断面円形のため、正確には図１３に示すようにフィン１１ｃの底辺の中央点とフィン１１ｃの頂辺の中央点どうしを結ぶ高さｔとして計測している。
また、得られた内面螺旋溝付管のそれぞれの測定位置の部分から長さ１４０ｍｍにわたり管を切り出し、切り出した管をそのまま試験片として用い、ＴＳ（引張り強さ）、ＹＳ（耐力）、ＥＬ（伸び）を測定した。
【００５１】
【表１】
0006316697.tif 000002
【００５２】
表１に示す試験結果から、図１に示す装置で製造した内面螺旋溝付管は約７７８ｍの長さの内面螺旋溝付管であっても、その長さ方向に均一な捻り角、外径、底肉厚、フィン高さ、フィン頂幅、フィン頂角を示すことが明らかである。捻り角については、目標の角度２５゜に対し、±０．５゜の範囲内に納まっていた。
また、得られた内面螺旋溝付管は長さ方向についてＴＳ、ＹＳ、ＥＬのばらつきも小さく、均一に加工されていることが判る。
【００５３】
「実施例４」
次に、対比のために、押出素管作成時のホモ条件と押出条件を変更し、押出素管の平均結晶粒径を変更した試料を以下の表２に示すように複数作成した。
【００５４】
【表２】
0006316697.tif 000003
【００５５】
表２に示すようにホモ処理条件と押出条件の調整により、押出素管の平均結晶粒サイズを調整できることが分かる。
【００５６】
「実施例５」
実施例３で用いた加工前の前記押出素管の一部分を試料として切り出すとともに、得られた内面螺旋溝付管の先端から５ｍの部分を試料として切り出し、それぞれの試料について、押出素管の状態での平均結晶粒径（μｍ）、内面螺旋溝付管の平均結晶粒径（μｍ）、オレンジピール発生の有無、加工後内周面の平均溝倒れ角度（゜）、拡管率（％）について測定し、評価した。拡管率は、拡管試験前後における外径拡管率（分母は拡管前）を示す。
【００５７】
次に、実施例３で製造した内面螺旋溝付管の長手方向と垂直にカットした試料の断面をＣＣＤカメラで観察し、フィンの倒れ角を計測した。フィンの倒れ角θ２は、図１３に示すようにフィン付け根部両端に亘る直線Ｌ１を引き、直線Ｌ１の中央部ｂから円中心方向（内面螺旋溝付管中心方向）に垂線を作図し、それがフィン頂辺と交わる点をｃとし、頂辺中央部ａより、角ａｂｃを計測した。フィンの傾きの計測は任意に切り出したそれぞれの内面螺旋溝付管の断面３視野のそれぞれから適当に８か所を計測し、計２４か所の平均値を求めた。
図１３に示す４つのフィン１１ｃにおいて、左側に記載した３つのフィン１１ｃは変形していない状態を示し、右側に記載した１つのフィン１１ｃが変形したフィンを例示している。図１３の右側のフィン１１ｃは変形しているので、倒れ角θ２を角ａｂｃから計測できるが、左側のフィン１１ｃは変形していないので、直線Ｌ１の中央部ｂから円中心方向に形成した垂線上に頂辺中央部ａが位置するので、この場合のフィン倒れ角θ２は０゜となる。なお、図１３は、フィン頂角を例示するために作図したものであり、通常は複数のフィン１１ｃにフィン倒れが生じる。
【００５８】
「拡管試験」
内面螺旋溝付管の拡管試験は、１００ｋＮ引張試験機を用い、その上チャック部に拡管プラグを取り付け、ベース上に内面螺旋溝付管をプラグ挿入方向と平行に支持するための台を設置し圧縮試験モードで行なった。
内面螺旋溝付管に拡管プラグを挿入することで、内面螺旋溝付管を拡管し、これを観察した。拡管試験において用いる拡管プラグの最外径部の直径は、５．９ｍｍのものを用いた。また、拡管プラグは、超硬合金からなる。内面螺旋溝付管に対する拡管プラグの挿入速度は、２８５ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００５９】
内面螺旋溝付管に拡管プラグを挿入する際の、拡管プラグの軸回転駆動に関しては、内面螺旋溝付管の内面フィン１１ｂの螺旋方向に対し同方向の軸回転を付加する場合と、逆方向の軸回転を付加する場合と、軸回転を付加しない場合とをそれぞれ行った。
拡管プラグの軸回転速度は、７．５ｒｐｍ、１２ｒｐｍ、３０ｒｐｍに設定して、それぞれの軸回転方向に対して試験を行った。なお、当然のことながら、回転を付加しない場合においては、軸回転速度は０ｒｐｍである。また、内面螺旋溝付管の内周面と拡管プラグとの潤滑油として、エヌ・エスルブリカンツ株式会社製のＲＦ−５２０を使用した。
拡管を行う内面螺旋溝付管の長さは１２５ｍｍであり、このうち９５ｍｍを拡管ストロークとして拡管試験を行った。尚、プラグを内面螺旋溝付管から抜く際、試料が付いてこないようにセットした内面螺旋溝付管の下から２０ｍｍ位置に固定孔を設け、ホルダーにセット後、ホルダー側からピンを挿入し固定した。
以下の表２にオレンジピール発生の有無について、試験に用いた押出素管と加工熱処理後の内面螺旋溝付管の平均結晶粒径の大きさ等について示す。
【００６０】
【表３】
0006316697.tif 000004
【００６１】
特性が優れたＮｏ.１、２、３の試料に対し、Ｎｏ.４、５、６の試料は押出素管の平均結晶粒径８０μｍを超えた試料であるが、オレンジピールの発生が見られ、フィン倒れ角も１゜を超えて大きくなった。
フィン倒れ角が大きい場合、内面螺旋溝付管を拡管プラグにより拡管して熱交換器を組み立てる場合、拡管プラグが作用させる拡管力が倒れた内面フィンを更に倒すように作用し易くなる。この状態になると、内面フィンが更に倒れるように変形する結果、内面螺旋溝付管の拡管不足となり、熱交換器の製造に支障を来す。例えば、熱交換器を内面螺旋溝付管と外部のフィンとで構成する場合、外部のフィンに形成した透孔に内面螺旋溝付管を挿通し、内面螺旋溝付管を拡管することにより熱交換器を組み立てるが、拡管不足となると、外部フィンと内面螺旋溝付管との密着性が劣ることとなり、熱交換性能が低下することとなる。
【００６２】
「実施例６」
次に前述の内面螺旋溝付管の横断面金属組織および外観の状態を調査した。
実施例５の螺旋溝付管のうち、素管平均結晶粒径８３μｍ、内面螺旋溝付管の平均結晶粒径１１６μｍの試料断面の金属組織写真を図１４（ａ）に示し、同試料表面の外観写真を図１４（ｂ）に示す。得られた螺旋溝付管の外周は図１４（ｂ）に示すように平滑であり、オレンジピールに代表される不定形の凹凸による表面荒れは見られなかった。また、得られた内面螺旋溝付管のフィンの形状を図１４（ｃ）に示すが、形状が揃っており、フィン倒れ角が小さいことがわかる。
【００６３】
参考のために、押出素管として平均結晶粒径１０８μｍの押出素管を用い、図１に示す製造装置で螺旋溝付管を製造したところ、得られた螺旋溝付管は図１５（ａ）に示すように平均結晶粒径１５０μｍを超える大きな結晶粒径となり、図１５（ｂ）に示すようにオレンジピールの見られる凹凸の大きな表面性状を呈した。また、得られた内面螺旋溝付管のフィンの形状を図１５（ｃ）に示すが、形状が不揃いでフィン倒れ角が大きくなっていることがわかる。
これらの対比から、表面の滑らかな螺旋溝付管を得ようとする場合は、押出素管の平均結晶粒径の大小が重要であり、平均結晶粒径８０μｍ以下の押出素管を用いることが重要と想定できる。
図１６に図１４に示す試料の外観と図１５に示す試料の外観を対比して示す。図１６（ａ）に示すオレンジピールの無い内面螺旋溝付管の外観に対し、図１６（ｂ）に示すオレンジピールを有する内面螺旋溝付管の外観は明らかに表面凹凸が目立ち、肌荒れしていることがわかる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、また、材料に関しても特にアルミニウム合金に限定したものでは無く、銅合金等にも使用可能で、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ…製造装置、
Ｃ…軸芯、
Ｃ１…軸心、
１１…素管、
１１ａ…直線溝、
１１ｂ…フィン、
１１Ｒ…内面螺旋溝付管、
２１…ドラム（巻き出し側ドラム）、
２１ａ…巻軸、
２２…巻出し側キャプスタン、
２３…回転手段、
２４…引抜きダイス、
２４ａ…ダイス孔、
２５…引抜き側キャプスタン、
２６…第２の引抜きダイス、
２７…第３のキャプスタン、
２９…巻取りドラム、
３１…ガイドプーリ、
３２…フレーム（第１フレーム）、
３８…巻き出し側フレーム（第２フレーム）。
【図１】
0006316697.tif 000005
【図２】
0006316697.tif 000006
【図３】
0006316697.tif 000007
【図４】
0006316697.tif 000008
【図５】
0006316697.tif 000009
【図６】
0006316697.tif 000010
【図７】
0006316697.tif 000011
【図８】
0006316697.tif 000012
【図９】
0006316697.tif 000013
【図１０】
0006316697.tif 000014
【図１１】
0006316697.tif 000015
【図１２】
0006316697.tif 000016
【図１３】
0006316697.tif 000017
【図１４】
0006316697.tif 000018
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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