(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の内面に微細な多数の平行なフィン（１０）が螺旋状に形成され、
各フィン（１０）の一方向の側面には、前記フィン（１０）相互間の溝（１１）に向かって先下がり傾斜する平滑な又は凹円弧状断面若しくは凹多角形断面の第１斜面（ｃ１）が形成され、
各フィン（１０）の他方向の側面には、前記フィン（１０）相互間の溝（１１）に向かって先下がり傾斜する平滑な又は凹円弧状断面若しくは凹多角形断面の第２斜面（ｃ２）が形成され、
前記フィン（１０）の第１斜面（ｃ１）と、当該フィン（１０）の一方向の側面の前記第１斜面（ｃ１）を除いた部分を管の半径方向に延長した面（ｅ１）と、各フィン（１０）相互間の各溝（１１）の内底部相互を結ぶ面（ｅ３）とに囲まれる第１の肉内領域（１２）の断面積が、前記フィン（１０）の第２斜面（ｃ２）と、当該フィン（１０）の他方向の側面の前記第２斜面（ｃ２）を除いた部分を管の半径方向に延長した面（ｅ２）と、各フィン（１０）相互間の各溝（１１）の内底部相互を結ぶ面（ｅ３）とに囲まれる第２の肉内領域（１３）の断面積よりも大きいことを特徴とする、
内面溝付伝熱管。
【請求項２】
前記第２の肉内領域（１３）の断面積／前記第１の肉内領域（１２）の断面積≦１／２に設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の内面溝付伝熱管。
【請求項３】
管の内面に微細な多数の平行なフィン（１０）が螺旋状に形成され、
各フィン（１０）の一方向の側面には、前記フィン（１０）相互間の溝（１１）に向かって先下がり傾斜する平滑な又は凹円弧状断面若しくは凹多角形断面の斜面（ｃ）が形成され、
前記各フィン（１０）の他方向の側面には、当該フィン（１０）の一方向の側面における前記斜面（ｃ）に相当する斜面が形成されておらず、
前記各フィン（１０）の前記一方向の側面の斜面（ｃ）と、当該フィン（１０）の一方向の側面の前記斜面（ｃ）を除いた部分を管の半径方向に延長した面（ｅ１）と、各フィン（１０）相互間の各溝（１１）の内底部相互を結ぶ面（ｅ３）とに囲まれる部分には、所定の断面積を有する肉内領域（１２’）が形成されていることを特徴とする、
内面溝付伝熱管。
【請求項４】
前記フィン（１０）の管軸に対するリード角（θ１）が２５°以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の内面溝付伝熱管。
【請求項５】
素管（１ａ）内に外周へ螺旋状に平行する多数の溝（２０）が形成された溝付プラグ（２）を回転自在に保持させた状態で、前記素管（１ａ）を一定方向へ引抜きながら、
前記溝付プラグ（２）の位置で前記素管（１ａ）の外周を一方向に公転しつつ、当該素管（１ａ）を周方向から前記溝付プラグ（２）の外周面へ押し付ける転造工具（３）により、前記素管（１ａ）の内周面へ平行な多数のフィン（１０）を形成する伝熱管の製造方法において、
前記溝付プラグ（２）の各溝（２０）における一方向の内側面には、前記溝（２０）相互間の凸条部（２１）の頂部方向へ先上がり傾斜する平滑な又は凸円弧状断面若しくは凸多角形断面の第１の傾斜面（ｂ１）を形成し、
前記各溝（２０）の他方向の内側面には、前記溝（２０）相互間の凸条部（２１）の頂部方向へ先上がり傾斜する平滑な又は凸円弧状断面若しくは凸多角形断面の第２の傾斜面（ｂ２）を形成し、
前記溝（２０）の第１の傾斜面（ｂ１）と、当該溝（２０）の一方向の内側面の前記第１の傾斜面（ｂ１）を除いた部分を溝付プラグ（２）の半径方向へ延長した面（ｄ１）と、各溝（２０）相互間の各凸条部（２１）の頂部相互を結ぶ面（ｄ３）とに囲まれる第１の空間領域（２２）の断面積を、前記溝（２０）の第２の傾斜面（ｂ２）と、当該溝（２０）の他方向の内側面の前記第２の傾斜面（ｂ２）を除いた部分を溝付プラグ（２）の半径方向に延長した面（ｄ２）と、各溝（２０）相互間の各凸条部（２１）の頂部相互を結ぶ面（ｄ３）とに囲まれる第２の空間領域（２３）の断面積よりも大きく設定し、
前記溝付プラグ（２）における前記各溝（２０）の第１の傾斜面（ｂ１）が前記転造工具（３）の公転方向の逆方向へ位置する状態で、前記転造工具（３）を公転させることを特徴とする、
内面溝付伝熱管の製造方法。
【請求項６】
前記第２の空間領域（２３）の断面積／前記第１の空間領域（２２）の断面積≦１／２に設定されていることを特徴とする、請求項５に記載の内面溝付伝熱管の製造方法。
【請求項７】
素管（１ａ）内に外周へ螺旋状に平行する多数の溝（２０）が形成された溝付プラグ（２）を回転自在に保持させた状態で、前記素管（１ａ）を一定方向へ引抜きながら、
前記溝付プラグ（２）の位置で前記素管（１ａ）の外周を一方向に公転しつつ、当該素管（１ａ）を周方向から前記溝付プラグ（２）の外周面へ押し付ける転造工具（３）により、前記素管（１ａ）の内周面へ平行な多数のフィン（１０）を形成する伝熱管の製造方法において、
前記溝付プラグ（２）の各溝（２０）における一方向の内側面には、前記溝（２０）相互間の凸条部（２１）の頂部方向へ先上がり傾斜する平滑な又は凸円弧状断面若しくは凸多角形断面の傾斜面（ｂ）を形成し、
前記溝付プラグ（２）の各溝（２０）における他方向の内側面には、当該溝（２０）の一方向の内側面における前記傾斜面（ｂ）に相当する傾斜面を形成せず、
前記各溝（２０）の前記一方向の傾斜面（ｂ）と、当該溝（２０）の一方向の内側面の前記傾斜面（ｂ）を除いた部分を溝付プラグ（２）の半径方向へ延長した面（ｄ１）と、各溝（２０）相互間の各凸条部（２１）の頂部相互を結ぶ面（ｄ３）とに囲まれる部分には、所定の断面積を有する空間領域（２２’）を形成し、
前記溝付プラグ（２）における前記各溝（２０）の傾斜面（ｂ）が前記転造工具（３）の公転方向の逆方向へ位置する状態で、前記転造工具（３）を公転させることを特徴とする、
内面溝付伝熱管の製造方法。
【請求項８】
前記溝（２０）は前記溝付プラグ（２）の軸線に対するリード角（θ）が２５°以上であることを特徴とする、請求項５〜７のいずれかに記載の内面溝付伝熱管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍機や空調機などの熱交換器に使用される内面溝付伝熱管とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の内面溝付伝熱管には、内面へ螺旋状に平行な多数のフィン（フィン相互間は溝）が形成されている。
前述のように、内面に多数の螺旋状のフィン（溝）を有するシームレスの内面溝付伝熱管は、次のような転造加工法によって製造される。
すなわち、金属製の素管を一定方向へ引抜きながら、ダイスとフローティングプラグにより縮径し、次いで、前記素管内へ回転自在に保持された溝付プラグ（外周へ螺旋状に多数の溝が形成されている）と、この溝付プラグの位置で、素管の外周へ押し付けられた状態で当該素管の回りを公転する転造工具とにより、当該素管の内周面へ平行な多数のフィンを形成し、さらに、素管を仕上げダイスに通して所定外径に縮径しつつ整形して仕上げる。
【０００３】
ところで、この種の内面溝付伝熱管の伝熱性能を高める一つの重要な手段として、液冷媒が内部を流れるときによく乱れるように、フィンの高さをより高くするとともに、よりシャープな断面形状にし（フィン密度を高め）、かつ、フィンの管軸に対するリード角（螺旋のねじれ角）をより大きくする工夫がなされている。しかしながら、転造加工法によって伝熱管を生産性よく製造する場合、前述のように、フィン形状をよりシャープにし、かつ、螺旋角度を大きくするのには限界がある。
一部の発明者らは、前述のような工夫の一つを既に第２７２６４８０号特許（特開平２−２３００９２号）において提案している。前記特許発明に係る内面溝付伝熱管は、図８で一部を拡大し展開して示すように、伝熱管８内の多数の螺旋状のフィン８０の両側面根元部に、隣接の溝８１の方向へほぼ均一に先下り傾斜した傾斜面ｃを形成したものであった。
前記内面溝付伝熱管は、前述のように各フィン８０の根元部分に傾斜面ｃが形成され、根元部分が他の部分よりも断面末広がり状になっているため、転造加工の際にフィン８０に対応する図示しない溝付プラグの溝（フィン８０と同じ断面形状の溝）内に材料が押し込まれるとき、材料の流れがより円滑になって塑性加工がより容易になるとともに、溝付プラグその他の工具寿命も向上する。したがって、図７のように各フィン８０の根元部に前述のような傾斜面が形成されていない場合と比べ、通常の引抜き速度（例えば４０ｍ前後／ｍｉｎ）で、頂角θ２がより小さく、高さがより高いフィン８０をより高密度に形成することができるようになった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図８で示した従来の内面溝付伝熱管は、前述のような効果を奏するものであったが、より高性能の伝熱管を製造するためには、各フィン８０の両根元部分の傾斜面ｃと、フィン８０の側面の前記傾斜面ｃ以外の部分を管の周方向へ延長した面と、溝８１相互の内底部を結ぶ面とが形成する肉内領域８２の断面積をより大きくする必要がある。
他方、肉内領域８２の断面積がより大きくなるように設計すると、溝８１の断面積が減少し、フィン８０の高さを高くよりシャープにすることによる伝熱性能の向上分が減殺されるので、さらに伝熱性能が向上した内面溝付伝熱管を製造するのには限界があった。
【０００５】
この発明の目的は、内面のフィン形状（溝形状）によって伝熱性能が向上するとともに、転造加工により、高さがより高く先端がよりシャープなフィンをより高密度に有する内面溝付伝熱管を製造する場合でも、高速下での塑性加工が一層容易である内面溝付伝熱管を提供することにある。
この発明の他の目的は、前述のような課題が達成される内面溝付伝熱管を、確実にかつより生産性よく製造するための製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明による内面溝付伝熱管は、前述の課題を解決するため以下のように構成したものである。
すなわち、請求項１に記載の内面溝付伝熱管は、
管の内面に微細な多数の平行なフィン１０が螺旋状に形成され、
各フィン１０の一方向の側面には、前記フィン１０相互間の溝１１に向かって先下がり傾斜する平滑な又は凹円弧状断面若しくは凹多角形断面の第１斜面ｃ１が形成され、
各フィン１０の他方向の側面には、前記フィン１０相互間の溝１１に向かって先下がり傾斜する平滑な又は凹円弧状断面若しくは凹多角形断面の第２斜面ｃ２が形成され、
前記フィン１０の第１斜面ｃ１と、当該フィン１０の一方向の側面の前記第１斜面ｃ１を除いた部分を管の半径方向に延長した面ｅ１と、各フィン１０相互間の各溝１１の内底部相互を結ぶ面ｅ３とに囲まれる第１の肉内領域１２の断面積が、前記フィン１０の第２斜面ｃ２と、当該フィン１０の他方向の側面の前記第２斜面ｃ２を除いた部分を管の半径方向に延長した面ｅ２と、各フィン１０相互間の各溝１１の内底部相互を結ぶ面ｅ３とに囲まれる第２の肉内領域１３の断面積よりも大きいことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の内面溝付伝熱管は、請求項１に記載の内面溝付伝熱管において、前記第２の肉内領域１３の断面積／前記第１の肉内領域１２の断面積≦１／２に設定されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の内面溝付伝熱管は、管の内面に微細な多数の平行なフィン１０が螺旋状に形成され、
各フィン１０の一方向の側面には、前記フィン１０相互間の溝１１に向かって先下がり傾斜する平滑な又は凹円弧状断面若しくは凹多角形断面の斜面ｃが形成され、
前記各フィン１０の他方向の側面には、当該フィン１０の一方向の側面における前記斜面ｃに相当する斜面が形成されておらず、
前記各フィン１０の前記一方向の側面の斜面ｃと、当該フィン１０の一方向の側面の前記斜面ｃを除いた部分を管の半径方向に延長した面ｅ１と、各フィン１０相互間の各溝１１の内底部相互を結ぶ面ｅ３とに囲まれる部分には、所定の断面積を有する肉内領域１２’が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の内面溝付伝熱管は、請求項１〜３のいずれかに記載の内面溝付伝熱管において、前記フィン１０の管軸に対するリード角θ１が２５°以上であることを特徴としている。
【００１０】
この発明による内面溝付伝熱管の製造方法は、前述の課題を解決するため以下のように構成したものである。
すなわち、請求項５に記載の内面溝付伝熱管の製造方法は、
素管１ａ内に外周へ螺旋状に平行する多数の溝２０が形成された溝付プラグ２を回転自在に保持させた状態で、前記素管１ａを一定方向へ引抜きながら、
前記溝付プラグ２の位置で前記素管１ａの外周を一方向に公転しつつ、当該素管１ａを周方向から前記溝付プラグ２の外周面へ押し付ける転造工具３により、前記素管１ａの内周面へ平行な多数のフィン１０を形成する伝熱管の製造方法において、
前記溝付プラグ２の各溝２０における一方向の内側面には、前記溝２０相互間の凸条部２１の頂部方向へ先上がり傾斜する平滑な又は凸円弧状断面若しくは凸多角形断面の第１の傾斜面ｂ１を形成し、
前記各溝２０の他方向の内側面には、途中から前記溝２０相互間の凸条部２１の頂部方向へ先上がり傾斜する平滑な又は凸円弧状断面若しくは凸多角形断面の第２の傾斜面ｂ２を形成し、
前記溝２０の第１の傾斜面ｂ１と、当該溝２０の一方向の内側面の前記第１の傾斜面ｂ１を除いた部分を溝付プラグ２の半径方向へ延長した面ｄ１と、各溝２０相互間の各凸条部２１の頂部相互を結ぶ面ｄ３とに囲まれる第１の空間領域２２の断面積を、前記溝２０の第２の傾斜面ｂ２と、当該溝２０の他方向の内側面の前記第２の傾斜面ｂ２を除いた部分を溝付プラグ２の半径方向に延長した面ｄ２と、各溝２０相互間の各凸条部２１の頂部相互を結ぶ面ｄ３とに囲まれる第２の空間領域２３の断面積よりも大きく設定し、
前記溝付プラグ２における前記各溝２０の第１の傾斜面ｂ１が前記転造工具３の公転方向の逆方向へ位置する状態で、前記転造工具３を公転させることを特徴としている。
【００１１】
請求項６に記載の内面溝付伝熱管の製造方法は、請求項５に記載の内面溝付伝熱管の製造方法において、前記第２の空間領域２３の断面積／前記第１の空間領域２２の断面積≦１／２に設定したことを特徴としている。
【００１２】
請求項７に記載の内面溝付伝熱管の製造方法は、
素管１ａ内に外周へ螺旋状に平行する多数の溝２０が形成された溝付プラグ２を回転自在に保持させた状態で、前記素管１ａを一定方向へ引抜きながら、
前記溝付プラグ２の位置で前記素管１ａの外周を一方向に公転しつつ、当該素管１ａを周方向から前記溝付プラグ２の外周面へ押し付ける転造工具３により、前記素管１ａの内周面へ平行な多数のフィン１０を形成する伝熱管の製造方法において、
前記溝付プラグ２の各溝２０における一方向の内側面には、前記溝２０相互間の凸条部２１の頂部方向へ先上がり傾斜する平滑な又は凸円弧状断面若しくは凸多角形断面の傾斜面ｂを形成し、
前記溝付プラグ２の各溝２０における他方向の内側面には、当該溝２０の一方向の内側面における前記傾斜面ｂに相当する傾斜面を形成せず、
前記各溝２０の前記一方向の傾斜面ｂと、当該溝２０の一方向の内側面の前記傾斜面ｂを除いた部分を溝付プラグ２の半径方向へ延長した面ｄ１と、各溝２０相互間の各凸条部２１の頂部相互を結ぶ面ｄ３とに囲まれる部分には、所定の断面積を有する空間領域２２’を形成し、
前記溝付プラグ２における前記各溝２０の傾斜面ｂが前記転造工具３の公転方向の逆方向へ位置する状態で、前記転造工具３を公転させることを特徴としている。
【００１３】
請求項８に記載の内面溝付伝熱管の製造方法は、請求項５〜７のいずれかに記載の内面溝付伝熱管において、前記溝２０は前記溝付プラグ２の軸線に対するリード角θが２５°以上であることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図６を参照しながら、この発明による内面溝付伝熱管とその製造方法の好ましい実施形態を説明する。
第１実施形態
図１は、この発明による第１実施形態の内面溝付伝熱管の製造方法を実施するための製造装置の一例を示す断面図、図２は図１の矢印Ａ−Ａに沿う部分拡大切断端面図、図３は図１の装置で製造された内面溝付伝熱管と図１の装置における溝付プラグとの部分拡大端面図である。
【００１５】
例えば銅やアルミ又はそれらの合金などの金属製の素管１ａは、ダイス５に通されて図１の右方向へ４０ｍ／ｍｉｎ以上の速度で引き抜かれながら、前記ダイス５と素管１ａ内に挿入されたフローティングプラグ４とにより、所定外径に縮径される。
前記素管１ａ内の前記フローティングプラグ４より引抜き方向下流には、プラグロッド７を介してフローティングプラグ４へ回転自在に保持された溝付プラグ２が挿入されている。この溝付プラグ２の外周面には、その軸線に対して所定のリード角θを有する多数の溝２０が形成されている。
前記素管１ａには、前記溝付プラグ２の位置で当該プラグ２の方向へ押圧されつつ当該素管１ａの外周を公転する複数（この形態では、１２０°間隔に三個）のボール状の転造工具３により、その管壁が溝付プラグ２の外周面へ押し付けられ、内面に前記溝２０が転写されて、多数の平行なフィン１０が螺旋状に形成される。各フィン１０の管軸に対するリード角θ１は、溝付プラグ２の溝２０の逆のリード角−θと同じになる。
前記素管１ａは、前記転造工具３よりもさらに下流に設置された仕上げダイスにより所定外径に縮径しつつ整形して仕上げられる。このようにして、内面溝付伝熱管１が製造される。
【００１６】
前述の内面溝付伝熱管の製造方法において、溝付プラグ２の各溝２０における一方向の内側面には、図２及び図３で示すように、途中から前記溝２０の隣の凸条部２１の頂部方向へ先上がり傾斜する第１の傾斜面ｂ１が形成されている。
また、前記各溝２０の他方向の内側面には、途中から前記溝２０相互間の凸条部２１の頂部方向へ先上がり傾斜する第２の傾斜面ｂ２が形成されている。
前記溝２０の第１の傾斜面ｂ１と、当該溝２０の一方向の内側面の前記第１の傾斜面ｂ１を除いた部分を溝付プラグ２の半径方向へ延長した面ｄ１と、各溝２０相互間の各凸条部２１の頂部相互を結ぶ面ｄ３とに囲まれる第１の空間領域２２の断面積は、前記溝２０の第２の傾斜面ｂ２と、当該溝２０の他方向の内側面の前記第２の傾斜面ｂ２を除いた部分を溝付プラグ２の半径方向に延長した面ｄ２と、各溝２０相互間の各凸条部２１の頂部相互を結ぶ面ｄ３とに囲まれる第２の空間領域２３の断面積よりも大きく設定されている。
そして、前記溝付プラグ２における前記各溝２０の第１の傾斜面ｂ１が前記転造工具３の公転方向の逆方向へ位置する状態で、前記転造工具３を公転させている。
【００１７】
前述の要領で内面溝付伝熱管を製造すると、伝熱管１の内面には、前記溝付プラグの溝２０が転写されることにより微細な多数の平行なフィン１０が螺旋状に形成される。
溝付プラグ２の各溝２０の前述の断面形状により、各フィン１０の一方向の側面には、途中から前記フィン１０相互間の溝１１に向かって先下がり傾斜する平滑な第１斜面ｃ１が形成される。
また、各フィン１０の他方向の側面には、途中から前記フィン１０相互間の溝１１に向かって先下がり傾斜する平滑な第２斜面ｃ２が形成される。
そして、前記フィン１０の第１斜面ｃ１と、当該フィン１０の一方向の側面の前記第１斜面ｃ１を除いた部分を管の半径方向に延長した面ｅ１と、各フィン１０相互間の各溝１１の内底部相互を結ぶ面ｅ３とに囲まれる第１の肉内領域１２の断面積は、前記フィン１０の第２斜面ｃ２と、当該フィン１０の他方向の側面の前記第２斜面ｃ２を除いた部分を管の半径方向へ延長した面ｅ２と、各フィン１０相互間の各溝１１の内底部相互を結ぶ面ｅ３とに囲まれる第２の肉内領域１３の断面積よりも大きくなる。
【００１８】
この実施形態において、前記溝付プラグ２の第２の空間領域２３の断面積は、前記第１の空間領域２２の断面積の１／２以下になるように設計されている。
したがって、製造される内面溝付伝熱管１における第２の肉内領域１３の断面積は、前記第１の肉内領域１２の断面積の１／２以下になる。
【００１９】
前述の内面溝付伝熱管の製造方法によれば、溝付プラグ２の各溝２０の第１の傾斜面ｂ１が位置する部分の前記第１の空間領域２２の断面積ｂ１’は、前記溝２０の第２の傾斜面ｂ２が位置する部分の第２の空間領域２３の断面積ｂ２’よりも大きく、しかも、前記転造工具３は図２の矢印ニで示すその公転方向の逆方向へ前記第１の傾斜面ｂ１が位置する状態で公転する。
転造工具３が図２の矢印ニの方向へ公転しつつ、図２の矢印ホの方向へ回転する際、素管１ａの金属材料は、同図の矢印イのように、断面積の大きい空間領域２２を通過して溝２０内へ円滑に移動し、その結果加工条件が厳しくても十分なフィン加工が実現されるものと考えられる。
他方、図８で示す従来の内面溝付伝熱管８では、フィン８０の両側の根元部分の傾斜面ｃ，ｃがほぼ同一であるため、転造加工の過程において、素管の金属材料は溝付プラグの溝内へ図８の矢印ロのように移動するが、同じ方向へ移動していた金属材料の一部は溝内へ移動せずに、途中から方向を矢印ハのように変更して転造工具の公転方向へ移動し、その結果、素管の引抜き速度，溝付プラグの溝の軸線に対するリード角θの大きさ等によっては、金属材料が溝付プラグの溝内に十分移動しないため、フィン加工が不十分になるものと考えられる。
【００２０】
第２実施形態
図４は内面溝付伝熱管の第２実施形態を示す部分拡大展開端面図である。
図のように、伝熱管１の内面の各フィン１０の第１斜面ｃ１及び第２斜面ｃ２は、平滑な面（図２，３）に代えて、凹円弧状の斜面に形成することができる。この場合には、図２及び図３の溝付プラグ２の各溝２０の第１の傾斜面ｂ１及び第２の傾斜面ｂ２を、それぞれ凸円弧状に形成すればよい。
この実施形態の場合にも、フィン１０が形成される際に金属材料は同図矢印イのように移動し、フィン１０がより円滑に形成される。
この実施形態の内面溝付伝熱管及びその製造方法の他の構成及び作用，効果は、前記第１実施形態の場合と同様である。
【００２１】
第３実施形態
図５で示すように、伝熱管１の各フィンの第１斜面ｃ１と第２斜面ｃ２のいずれか一方を凹円弧状の斜面に形成し、他方を平滑な斜面に形成しても差し支えない。これらの場合には、それらの第１斜面ｃ１及び第２斜面ｃ２と適合するように、図２及び図３の溝付プラグ２の各溝２０の第１の傾斜面ｂ１及び第２の傾斜面ｂ２を形成する。
この実施形態の伝熱管及びその製造方法の他の構成及び作用，効果は、第１実施形態の場合と同様である。
【００２２】
第４実施形態
図６は第４実施形態の内面溝付伝熱管の部分拡大展開端面図である。
この実施形態では、伝熱管１の内面の各フィン１０の一方向の側面に、途中から前記フィン１０相互間の溝１１に向かって先下がり傾斜する斜面ｃを形成している。前記斜面ｃは、第１実施形態の伝熱管１の各フィン１０における第１斜面ｃ１に相当するものである。すなわち、前記一方向の側面の斜面ｃと、前記一方向の側面の前記斜面ｃ以外の部分を管の半径方向へ延長した面ｅ１と、隣合う溝１１相互の内底部を結ぶ面ｅ３とに囲まれる部分には、所定の断面積を有する肉内領域１２’が形成されている。この肉内領域１２’の断面積は、所定以上大きいのが好ましい。
このような伝熱管１を製造するための溝付プラグは、図２及び図３で示されている溝付プラグ２の各溝２０の一方向の内側面に、隣の凸条２１の頂部方向へ先上がり状に傾斜した第１の傾斜面ｂ１のみを形成し、これを傾斜面ｂとするとともに、各溝２０の前記傾斜面ｂと、各溝２０の一方向の内側面の前記傾斜面ｂを除く部分を溝付プラグ２の半径方向に延長した面ｄ１と、溝２０相互間の凸条２１の頂部相互を結ぶ面ｅ３とで囲まれる部分に、所定の断面積を有する空間領域２２’を形成すればよい。この実施形態の伝熱管を転造加工する場合でも、転造工具３は、その公転方向の逆方向へ前記傾斜面ｃが位置するように公転させる。
この実施形態においても、伝熱管１にフィン１０が形成される際、金属材料は図６の矢印イのように円滑に移動し、加工条件が厳しくても十分なフィン加工が可能になる。
この実施形態の伝熱管及びその製造方法の他の構成及び作用，効果は、第１実施形態の場合とほぼ同様である。
【００２３】
その他の実施形態
各斜面ｃ，ｃ１，ｃ２は、前述のように平滑な傾斜面である場合や、凹円弧状断面の傾斜面である場合のほか、凹多角形断面（小さな複数の平面が所定の角度で連続している）の傾斜面であっても実施することができる。この場合、図３の溝付プラグ２の各溝２０における傾斜面ｂ，ｂ１，ｂ２は、凸多角形断面の傾斜面に形成する。
【００２４】
実施例１
銅からなる素管を使用し、次のような伝熱管が製造できるように設計された溝付プラグを使用して前記製造方法により伝熱管を製造し、この伝熱管を実施例１の内面溝付伝熱管とした。
フィン形状＝図３に準ずる
伝熱管外径＝８mm
フィンのリード角θ１＝２０°
フィンの高さ（溝１１の深さ）＝０．３mm
溝底部肉厚ｔ＝０．２５mm
フィンの数＝５０
フィン頂角θ２＝１０°
第１斜面ｃ１及び第２斜面ｃ２の溝１１相互の内底部を結ぶ面に対する角度＝４５°
第２の肉内領域１３の断面積／第１の肉内領域１２の断面積≒１／２  （前者≒０．０００６mm2 、後者≒０．００１２mm2 ）
【００２５】
実施例２
銅からなる素管を使用し、次のような伝熱管が製造できるように設計された溝付プラグを使用して前記製造方法により伝熱管を製造し、この伝熱管を実施例２の内面溝付伝熱管とした。
フィン形状＝図３に準ずる
伝熱管外径＝８mm
フィンのリード角θ１＝２０°
フィンの高さ（溝１１の深さ）＝０．３mm
溝底部肉厚ｔ＝０．２５mm
フィンの数＝５０
フィン頂角θ２＝１０°
第１斜面ｃ１及び第２斜面ｃ２の溝１１相互の内底部を結ぶ面に対する角度＝４５°
第２の肉内領域１３の断面積／第１の肉内領域１２の断面積≒１／４（前者≒０．０００３mm2 、後者≒０．００１２mm2 ）
【００２６】
実施例３
銅からなる素管を使用し、次のような伝熱管が製造できるように設計された溝付プラグを使用して前記製造方法により伝熱管を製造し、この伝熱管を実施例３の内面溝付伝熱管とした。
フィン形状＝図３に準ずる
伝熱管外径＝８mm
フィンのリード角θ１＝２０°
フィンの高さ（溝１１の深さ）＝０．３mm
溝底部肉厚ｔ＝０．２５mm
フィンの数＝５０
フィン頂角θ２＝１０°
第１斜面ｃ１及び第２斜面ｃ２の溝１１相互の内底部を結ぶ面に対する角度＝４５°
第２の肉内領域１３の断面積／第１の肉内領域１２の断面積≒２／３（前者≒０．０００８mm2 、後者≒０．００１２mm2 ）
【００２７】
実施例４
銅からなる素管を使用し、次のような伝熱管が製造できるように設計された溝付プラグを使用して前記製造方法により伝熱管を製造し、この伝熱管を実施例４の内面溝付伝熱管とした。
フィン形状＝図６に準ずる
伝熱管外径＝８mm
フィンのリード角θ１＝２０°
フィンの高さ（溝１１の深さ）＝０．３mm
溝底部肉厚ｔ＝０．２５mm
フィンの数＝５０
フィン頂角θ２＝１０°
斜面ｃの溝１１相互の内底部を結ぶ面に対する角度＝４５°
肉内領域１２’の断面積＝０．００２０mm2 
【００２８】
比較例１
銅からなる素管を使用し、次のような伝熱管が製造できるように設計された溝付プラグを使用して転造加工により伝熱管を製造し、この伝熱管を比較例１の内面溝付伝熱管とした。
フィン形状＝図８に準ずる
伝熱管外径＝８mm
フィンリード角θ１＝２０°
フィンの高さ（溝１１の深さ）＝０．３mm
溝底部肉厚ｔ＝０．２５mm
フィンの数＝５０
フィン頂角θ２＝１０°
斜面ｃ，ｃの溝１１相互の内底部を結ぶ面に対する角度＝４５°
肉内領域８２の断面積＝０．００２０mm2 
【００２９】
比較例２
銅からなる素管を使用し、次のような伝熱管が製造できるように設計された溝付プラグを使用して転造加工により伝熱管を製造し、この伝熱管を比較例２の内面溝付伝熱管とした。
フィン形状＝図７に準ずる
伝熱管外径＝８mm
フィンリード角θ１＝２０°
フィンの高さ（溝１１の深さ）＝０．３mm
溝底部肉厚ｔ＝０．２５mm
フィンの数＝５０
フィン頂角θ２＝１０°
【００３０】
限界溝加工速度試験
前記実施例１〜４及び比較例１，２の伝熱管を製造する際に、徐々に加工速度を上昇させる過程において、溝付プラグの溝に金属材料が充満せず、フィンが完全に加工されなくなった速度を限界溝加工速度とし、比較例２の伝熱管の限界加工速度を１として、それぞれの限界溝加工速度比を算出した。
その結果、比較例２の伝熱管の限界加工速度比は２、実施例１，２の伝熱管の限界加工速度比は３、実施例３の伝熱管の限界加工速度比は２．７、実施例４の伝熱管の限界加工速度比は２．５であった。
【００３１】
伝熱性能試験
実施例１〜４及び比較例１，２の伝熱管を製造し、それぞれについて伝熱性能を測定した。伝熱性能の測定は、二重管式熱交換器の内管にサンプル伝熱管を挿入し、当該伝熱管外に水を流して前記伝熱管内を流れる冷媒を蒸発させ、その時の熱交換量から管内面側の蒸発熱伝達率を算出し、これを伝熱性能とした。
管内冷媒流速＝３００ｋｇ／m2s において、比較例２の伝熱管の伝熱性能を１とした場合、実施例１，２及び４の伝熱管の伝熱性能は１、実施例３の伝熱管の伝熱性能は０．９７、比較例１の伝熱管の伝熱性能は０．８であった。
【００３２】
実施例５
銅からなる素管を使用し、次のような伝熱管が製造できるように設計された各溝付プラグを使用して前記製造方法（素管引抜き速度４０ｍ／ｍｉｎ）により伝熱管の製造を試みた。
フィン形状＝図３に準ずる
伝熱管外径＝８mm
フィンのリード角θ１＝２０°、２５°、３０°、３５°の４種
フィンの高さ（溝１１の深さ）＝０．２５mm
溝底部肉厚ｔ＝０．２０mm
フィンの数＝５０
フィン頂角θ２＝２０°
第１斜面ｃ１及び第２斜面ｃ２の溝１１相互の内底部を結ぶ面に対する角度＝４５°
第２の肉内領域１３の断面積／第１の肉内領域１２の断面積≒１／５（前者≒０．０００２mm2 、後者≒０．００１０mm2 ）
【００３３】
実施例６
銅からなる素管を使用し、次のような伝熱管が製造できるように設計された各溝付プラグを使用して前記製造方法（素管引抜き速度４０ｍ／ｍｉｎ）により伝熱管の製造を試みた。
フィン形状＝図３に準ずる
伝熱管外径＝８mm
フィンのリード角θ１＝２０°、２５°、３０°、３５°の４種
フィンの高さ（溝１１の深さ）＝０．２５mm
溝底部肉厚ｔ＝０．２０mm
フィンの数＝５０
フィン頂角θ２＝２０°
第１斜面ｃ１及び第２斜面ｃ２の溝１１相互の内底部を結ぶ面に対する角度＝４５°
第２の肉内領域１３の断面積／第１の肉内領域１２の断面積≒１／２（前者≒０．０００５mm2 、後者≒０．００１０mm2 ）
【００３４】
比較例３
銅からなる素管を使用し、次のような伝熱管が製造できるように設計された各溝付プラグを使用して前記製造方法（素管引抜き速度４０ｍ／ｍｉｎ）により伝熱管の製造を試みた。
フィン形状＝図８に準ずる
伝熱管外径＝８mm
フィンのリード角θ１＝２０°、２５°、３０°、３５°の４種
フィンの高さ（溝１１の深さ）＝０．２５mm
溝底部肉厚ｔ＝０．２０mm
フィンの数＝５０
フィン頂角θ２＝２０°
斜面ｃ，ｃの溝１１相互の内底部を結ぶ面に対する角度＝４５°
肉内領域８２の断面積＝０．００１０mm2 
【００３５】
その結果、実施例５及び６では、フィンのリード角θ１＝３５°までの４種の伝熱管を製造することができたが、比較例３ではフィンのリード角θ１＝２０°の伝熱管しか製造できず、フィンリード角θ１＝２５°以上のものは製造することができなかった。
【００３６】
伝熱性能試験
実施例５，６の方法で製造され、それぞれフィンリード角θ１＝３０°である実施例伝熱管と、比較例３で製造可能であった最高のフィンリード角θ１＝２０°である比較例伝熱管とについて、前述の要領と同じ要領で伝熱性能試験を行った。その結果、管内冷媒流速＝３００ｋｇ／m2s において、比較例伝熱管の伝熱性能を１とした場合、実施例伝熱管の伝熱性能は１．４であった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に係る内面溝付伝熱管によれば、内面のフィンが請求項１〜４に記載されているように構成されているので、フィン頂角θ２がより小さく、フィン高さｈがより高く、しかも管軸に対するフィンのリード角θ１をより大きくすることができるので、小径でより高い伝熱性能を有する内面溝付伝熱管を提供することができる。
【００３８】
本発明に係る内面溝付伝熱管の製造方法によれば、溝付プラグ２の各溝２０の片側における断面積の大きい方の第１の空間領域２２の傾斜面ｂ１が、転造工具３の公転方向の逆方向に位置する状態で転造工具３を公転させるので、転造加工時に溝２０の中に素管の金属材料が円滑に移動する。その結果、伝熱管がより小径であって、フィン頂角θ２がより小さく、フィン高さｈがより高く、しかも管軸に対するフィンのリード角θ１をより大きくても、伝熱管内面へ円滑にフィンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による第１実施形態の内面溝付伝熱管の製造方法を実施するための製造装置の一例を示す断面図である。
【図２】図１の矢印Ａ−Ａに沿う部分拡大切断端面図である。
【図３】図１の装置で製造された内面溝付伝熱管と図１の装置における溝付プラグとの部分拡大端面図である。
【図４】この発明による内面溝付伝熱管の第２実施形態を示す部分拡大展開端面図である。
【図５】この発明による内面溝付伝熱管の第３実施形態を示す部分拡大展開端面図である。
【図６】この発明による内面溝付伝熱管の第４実施形態を示す部分拡大展開端面図である。
【図７】従来の内面溝付伝熱管の一例を示す部分拡大展開端面図である。
【図８】第２７２６４８０号（実開平２−２３００９２号）特許発明に係る内面溝付伝熱管の一形態を示す部分拡大展開端面図である。
【符号の説明】
１，８  内面溝付伝熱管
１ａ  素管
１０，８０  フィン
１１，８１  溝
ｃ１  第１斜面
ｃ２  第２斜面
ｃ  斜面
ｅ１  フィン１０の一方向の側面の第１斜面ｃ１を除いた部分を管の半径方向へ延長した面
ｅ２  フィン１０の他方向の側面の第１斜面ｃ２を除いた部分を管の半径方向へ延長した面
ｅ３  溝１１の内底部相互を結んだ面
１２’，８２  肉内領域
１２  第１の肉内領域
１３  第２の肉内領域
２  溝付プラグ
２０  溝
２１  凸条部
ｂ  傾斜面
ｂ１  第１の傾斜面
ｂ２  第２の傾斜面
ｄ１  溝２０の一方向の側面の第１傾斜面ｂ１を除いた部分を溝付プラグの半径方向へ延長した面
ｄ２  溝２０の他方向の側面の第１傾斜面ｂ２を除いた部分を溝付プラグの半径方向へ延長した面
ｄ３  凸条部２１の頂部相互を結んだ面
２２  第１の空間領域
２３  第２の空間領域
２２’  空間領域
３  転造工具（ボール）
４  フローティングプラグ
５  ダイス
６  仕上げダイス
７  プラグロッド
θ，θ１  リード角
θ２  頂角
ｈ  フィン高さ
ｔ  溝底部肉厚
【図１】
0003786789.tif 000002
【図２】
0003786789.tif 000003
【図３】
0003786789.tif 000004
【図４】
0003786789.tif 000005
【図５】
0003786789.tif 000006
【図６】
0003786789.tif 000007
【図７】
0003786789.tif 000008
【図８】
0003786789.tif 000009