JP2703665B2 - 熱交換パイプの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ヒートポンプ式ルー
ムエアコンの室内機などにおいて、パイプ内を流れる冷
媒の凝縮性能を向上させる熱交換パイプの製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の熱交換パイプを示す斜視
図であり、図において、１はパイプで、このパイプ１の
内面には軸方向に複数本の溝２が設けられ、これらの溝
２はパイプ１の端面では、波形をなすところから、波形
溝付き管と呼ばれている。また、このパイプ１は、平板
の基材上にプレスまたはしごき加工によって溝２を形成
し、その後、この基材をパイプ状に丸め、さらに合せ面
を溶接することにより製造される。このように溝２を設
けることによって、パイプ１内を流れる冷媒と接する面
積を多くし、蒸発，凝縮性能を促進することにより、管
内熱伝達率を向上することができる。また、このような
溝２を有するパイプ１の溝形状の仕様は、図１２に示す
通りで、パイプ１の外径Ｄ，底肉厚ｔ，溝２の数，リー
ド角β，溝２の深さＨについて、それぞれ適正値が与え
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の熱交換パイプは
以上のように構成されているので、冷房時にパイプ１を
流れる冷媒の蒸発を促進するのには有効であるが、暖房
時の冷媒の凝縮能力は、蒸発性能の約１／２であり、溝
２が深すぎると、この溝に溜った冷媒Ｐの膜厚が図１３
に示すように厚くなり、それが抵抗になって凝縮作用を
妨げ、暖房時の管内熱伝達率を減少させるなどの課題が
あった。このように、ヒートポンプ式エアコンの弱点は
暖房性能であり、これを向上させることが必要であり、
従来の波形溝付き管ではこの課題を解決できなかった。
また、平板材に溝２を形成し、その後、パイプ形状に平
板を曲げ、溶接するため、溶接部３の溝２がつぶれてし
まい、そのため溝２が完全なパイプと比べて、管内熱伝
達率は減少し、今後、室内機の小型化にともなうパイプ
の細管化が進めば、この溶接部３の損失が致命的になる
可能性があるなどの課題があった。

【０００４】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、パイプ内やパイプ構造のための
基材上に、被覆処理材を治具を用いて配置した後加熱す
るだけで、多孔質体を任意のパターンに形成できるよう
にする熱交換パイプの製造方法を得ることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この請求項１に係る発明
の熱交換パイプの製造方法は、コア材に無電解メッキ処
理により被覆材を成膜して被覆処理材を形成し、この被
覆処理材をパイプの内面やこのパイプ成形用の基材上に
治具を用いて積み重ね、その後、上記被覆処理材を加熱
して被覆材を溶解し、溶融した被覆材により、コア材ど
うしおよび該コア材とパイプとを結合させて、このパイ
プ内面に多孔質体を形成するようにしたものである。

【０００６】この請求項２に係る発明の熱交換パイプの
製造方法は、無電解メッキ処理を、無電解ニッケルメッ
キ処理としたものである。

【０００７】

【作用】この請求項１および２の発明における多孔質体
のパイプに対する固着は、パイプ内面または該パイプ形
成用の基材上に、治具を用いて被覆処理材を設定パター
ンで配置、この状態でコア材周面に被覆した被覆材を加
熱し、この被覆材の溶融および固化によって、可能にす
る。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、６は冷媒の供給に用いられるパイ
プ、４は径が５０〜２００μｍ程度の鋼材からなる複数
のコア材で、これらのコア材４はパイプ６の内面に複数
本に亘って、長く積み上げられて多孔質体を形成してお
り、コア材４どうしおよびコア材４とパイプ６とがそれ
ぞれ被覆材により結合されている。図２はかかる多孔質
体１０の形成方法を示し、まず、ニッケルメッキなどの
被覆材５を周囲に施したコア材４をパイプ６の内面に、
図２ａに示すように複数本に亘って積み上げて固定し、
その後、加熱処理により被覆材５を溶融して、この溶解
した被覆材５を結合材として、コア材４どうしおよびコ
ア材とパイプとをそれぞれ接合している。これにより、
パイプ６の内面に図１に示すような多孔質体１０が形成
される。

【０００９】次に動作について説明する。まず、無電解
ニッケルメッキ処理によって得られたメッキ層の成分
は、ニッケルに融点降下元素であるりんを微量含んだ合
金であり、ニッケルろう（ＢＮｉ−６ Ｎｉ：８９％，
Ｐ：１１％）に非常に近い組成である。従って、加熱処
理により融着された被覆処理材７間は、ろう付されたの
とほぼ同様の接合強度（２．８ｋｇｆ／ｍｍ^２）を有す
る。またパイプ６の内面には複数本の多孔質体１０の山
が設けられることで、この各多孔質体１０を構成する各
コア材４間の隙間に生じる冷媒の表面張力により、パイ
プ６内を流れる冷媒が、図３に示すように、その多孔質
体１０の周囲のＡ部分に集まる。従って、パイプ６内面
の他のＢ部分では、冷媒Ｐの膜厚が薄くなる。この結
果、冷媒Ｐはその膜厚が薄い部分で凝縮しやすくなり、
熱抵抗の低下による熱交換効率の向上が図れ、暖房時の
管内熱伝達率を改善できる。

【００１０】また、上記多孔質体を持った上記の熱交換
パイプを製造する方法について説明する。まず、図２に
示すように、本実施例では粒径１００μｍの銅粒子をコ
ア材４として使用し、無電解ニッケルメッキ（ニッケ
ル：８７〜９３％，りん：４〜１２％，その他１％）溶
液中で、９０℃，２０分間、コア材４にメッキ処理を行
ない、コア材４に被覆材５となるニッケルメッキ膜を形
成する。このようにして、銅粒子に３μｍ程度のニッケ
ルメッキ膜を持つ被覆処理材７を得る。なお、図２は模
式的に示した図であり、実際の寸法比に対して被覆材５
の膜厚を厚く描いてある。次に、加熱状態においてもニ
ッケルメッキと反応しない材料、つまりぬれ性の悪い材
料で、かつ線膨張率がパイプ６より小さい材料（ここで
は強固な酸化皮膜を成膜したステンレス鋼）からなる治
具８、つまりパイプ６の内径と等外径であり、パイプ６
との半径隙間が被覆処理材７の粒径より小さく、本実施
例では長手方向に延びる複数個の溝９を持つ治具８を図
４に示すようにパイプ６に挿入する。そして、治具８の
溝９に被覆処理材７を超音波振動などにより入れてい
き、治具８により崩れないように保持する。これを、真
空（１０^−３Ｔｏｒｒ程度）雰囲気のろう付炉の中に入
れ、９５０℃、３０分間加熱する。この加熱処理によ
り、メッキの被覆材５は融解して、表面張力，ぬれ性等
により被覆処理材７相互及び被覆処理材７とパイプ６内
面の接触部分に引き込まれ、被覆処理材７の非接触部の
ニッケルメッキ層が消失して、銅を素材とするコア材４
の表面が図２に示すように露出する。加熱処理を終了す
ると、この状態でニッケルメッキの被覆材５が凝固して
固定される。その後、治具８を引き抜き、パイプ６内面
に図５に示すような複数列の多孔質体１０を持つ凝縮管
としての熱交換パイプを得る。なお、上記実施例では、
パイプ６の内面の長手方向（軸方向）に複数本の多孔質
体１０を設けたものを示したが、図６に示すように螺旋
状に複数個の溝１２をもつ治具１１を用いれば、図７に
示すような螺旋状の複数本の多孔質体１０を形成でき
る。この治具１１の材料および外径公差は、治具８と同
様であり、治具１１を引き抜く際は、治具１１を回転さ
せながら、パイプ６から抜くようにする。

【００１１】また、図８はこの発明の他の実施例を示
す。これはパイプ６の基材１３上に、溶融した被覆材５
にぬれにくい素材からなる複数本の棒体の治具１４を図
８ａに示すように載置し、これに被覆処理材７を載せた
後、基材１３および治具１４を被覆材５の融点より高
く、コア材４，基材１３の融点より低い温度で加熱し、
被覆処理材７の相互間および被覆処理材７と基材１３と
を融着させたものである。この基材１３は上記被覆処理
材７から、多孔質体１０が形成された後に治具１４が外
されて、図８ｂに示すようになり、さらにパイプ状に曲
げ加工され、図８ｃに示すように、溶接部６ａで溶接さ
れて熱交換パイプとされる。また、図示しない格子状の
治具を用いて、基材１３上の複数箇所に被覆処理材７の
山を不連続に配置して加熱することにより、図９ａに示
すような多孔質体１０を持った基材１３を得ることがで
きる。従って、これをパイプ状に加工すれば、図９ｂに
示すような熱交換パイプが得られる。

【００１２】なお、上記実施例では図２に示すような被
覆材５であるニッケルメッキ膜が消失し、コア材４の素
材表面が露出する多孔質体１０を内面に持つ熱交換パイ
プの製造方法を示したが、コア材４に安価である耐食性
性能があまり高くない鉄粉などを用い、被覆材５として
耐食性能に優れるニッケルメッキを行い、図１０に示す
ように、加熱処理後も被覆材５であるニッケルメッキ膜
がコア材４の鉄表面から消失しないだけの被覆材５の膜
厚を制御すれば、耐食性能に優れた多孔質体１０を内面
に持つ熱交換パイプを得ることができる。また、上記実
施例ではコア材４やパイプ６の材料に銅材を使用した
が、ステンレス鋼、ニッケル、ペリリウム鋼などの金属
あるいはガラスなどの無機物質、スチレンなどのポリマ
などでもよい。

【００１３】

【発明の効果】以上のように、この請求項１の発明によ
ればコア材に無電解メッキ処理により被覆材を成膜して
被覆処理材を形成し、この被覆処理材をパイプの内面や
このパ イプ用の基材上に治具を用いて積み重ね、その
後、上記被覆処理材を加熱して被覆材を溶解し、溶融し
た被覆材により、コア材どうしおよび該コア材とパイプ
を結合させて、このパイプ内面に多孔質体を形成するよ
うにしたので、ライン状その他のパターンの多孔質体の
山を、パイプ内に容易，迅速に固着することができ、か
つこの種の熱交換パイプを大量，安価に製造できるもの
が得られる効果がある。また、被覆材の成膜時の厚さを
薄く制御することができるため、多孔質体の空間が溶解
した被覆材で埋まってしまうことがなく、熱交換パイプ
の電熱性能が良好に保持される効果がある。

【００１４】また、この請求項２の発明によれば無電解
メッキ処理を、無電解ニッケルメッキ処理としたので、
コア材とパイプとの接続強度が大きいという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による熱交換パイプを示す
斜視図である。

【図２】この発明の一実施例による熱交換パイプへの多
孔質体の固着手順を示す説明図である。

【図３】この発明におけるパイプ内の冷媒状態を示す説
明図である。

【図４】この発明の熱交換パイプの製造工程を示す斜視
図である。

【図５】この発明におけるパイプ内の多孔質体パターン
を示す断面図である。

【図６】この発明の熱交換パイプの他の製造方法を示す
斜視図である。

【図７】図６に示す方法で製造したパイプの多孔質パタ
ーンを示す断面図である。

【図８】この発明の熱交換パイプの他の製造方法を示す
斜視図である。

【図９】この発明の熱交換パイプのさらに他の製造方法
を示す斜視図である。

【図１０】この発明の多孔質体のパイプに対する他の固
差工程を示す端面図である。

【図１１】従来の熱交換パイプを示す斜視図である。

【図１２】従来の熱交換パイプにおける溝形状の適正値
を示す仕様説明図である。

【図１３】従来のパイプ内冷媒の状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

４ コア材 ５ 被覆材 ６ パイプ ７ 被覆処理材 ８ 治具 １０ 多孔質体 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹下 倫正 静岡市小鹿三丁目18番１号 三菱電機株 式会社 静岡製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−189793（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−255981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−106292（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒の供給に用いられるパイプ内面の複
   数箇所に、多孔質体を備えた熱交換パイプの製造方法に
   おいて、 コア材にこれより融点の低い被覆材を無電解メッキ処理
   により成膜して被覆処理材を形成し、該被覆処理材をパ
   イプ内面または該パイプ成形用の基材上に、治具を用い
   て複数箇所に亘って積み重ね、上記被覆処理材の加熱に
   よる上記被覆材の溶融により、上記コア材どうしおよび
   該コア材とパイプとをそれぞれ結合させて、該パイプ内
   面に多孔質体を形成することを特徴とする熱交換パイプ
   の製造方法。
2. 【請求項２】 無電解メッキ処理を、無電解ニッケルメ
   ッキ処理としたことを特徴とする請求項１記載の熱交換
   パイプの製造方法。