特許 7089839 渦巻きコイル積層体の製造方法、渦巻きコイル積層体の積み重ね体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-15

(45)【発行日】2022-06-23

(54)【発明の名称】渦巻きコイル積層体の製造方法、渦巻きコイル積層体の積み重ね体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B65H 54/28 20060101AFI20220616BHJP

   B65H 49/02 20060101ALI20220616BHJP

【ＦＩ】

B65H54/28 Z

B65H49/02

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2016083730

(22)【出願日】2016-04-19

(65)【公開番号】P2017193395

(43)【公開日】2017-10-26

【審査請求日】2019-04-11

【審判番号】

【審判請求日】2020-12-23

(73)【特許権者】

【識別番号】311014705

【氏名又は名称】ＮＪＴ銅管株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002538

【氏名又は名称】特許業務法人あしたば国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 敬

(72)【発明者】

【氏名】黒木 克英

(72)【発明者】

【氏名】水藤 謙輔

【合議体】

【審判長】藤本 義仁

【審判官】藤田 年彦

【審判官】吉村 尚

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１０９０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－６６０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２６３０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１２０９８７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B65H49/00-49/38

B65H54/28

B65H54/80

B65H55/02-55/04

C22F 1/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

銅管が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイルが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、多数積層されているコイル積層体であり、
最も内側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も内側と繋がり且つ最も外側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も外側に繋がるＡ層渦巻きコイルと、最も外側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も外側と繋がり且つ最も内側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も内側に繋がるＢ層渦巻きコイルと、からなり、
該Ａ層渦巻きコイルと該Ｂ層渦巻きコイルとが交互に繰り返されており、
各層の該渦巻きコイルの銅管は、曲率半径が連続して変化し、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より小さくなるように巻かれており、銅管の外径に対する銅管間の隙間の比が、０．０１以上１．０未満であり、
該銅管は、Ｃｕ含有量が９５質量％以上の銅管であり、
該渦巻きコイル積層体の最も内側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＩＮａｖｅ}）と最も外側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}）の差の絶対値（｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜）が６．１ＭＰａ以下であること、
を特徴とする渦巻きコイル積層体の製造方法であって、
該渦巻きコイル積層体は、該銅管が渦巻きコイル状の積層体に巻かれた後に、４００～７００℃で熱処理される渦巻きコイル積層体の製造方法。

【請求項2】

銅管が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイルが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、多数積層されているコイル積層体であり、
最も内側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も内側と繋がり且つ最も外側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も外側に繋がるＡ層渦巻きコイルと、最も外側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も外側と繋がり且つ最も内側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も内側に繋がるＢ層渦巻きコイルと、からなり、
該Ａ層渦巻きコイルと該Ｂ層渦巻きコイルとが交互に繰り返されており、
各層の該渦巻きコイルの銅管は、曲率半径が連続して変化し、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より小さくなるように巻かれており、銅管の外径に対する銅管間の隙間の比が、０．０１以上１．０未満であり、
該銅管は、Ｃｕ含有量が９５質量％以上の銅管であり、
該渦巻きコイル積層体の最も内側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＩＮａｖｅ}）と最も外側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}）の差の絶対値（｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜）が６．１ＭＰａ以下であること、
を特徴とする渦巻きコイル積層体が、該銅管が渦巻きコイル状の積層体に巻かれた後に、４００～７００℃で熱処理され、コイル積層体の中心軸の延長方向に、２以上積み重ねられており、上にある渦巻きコイル積層体の一番下の層の渦巻きコイルの銅管の銅管端と、その下にある渦巻きコイル積層体の一番上の層の渦巻きコイルの銅管の銅管端とが、接続部材で繋がれていること、を特徴とする渦巻きコイル積層体の積み重ね体の製造方法。

【請求項3】

少なくとも、Ｃｕ含有量が９５質量％以上の銅の鋳塊を鋳造する鋳造工程、熱間加工工程及び冷間加工工程を行うことにより、継目無銅管を作製する継目無銅管作製工程と、
該継目無銅管を、渦巻きコイル状の積層体に巻くことにより、コイル巻取体を作製するコイル巻取工程と、
該コイル巻取体を、４００～７００℃で熱処理することにより、請求項１記載の渦巻きコイル積層体を得るコイル巻取体熱処理工程と、
を有することを特徴とする渦巻きコイル積層体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エアコン、エコキュートなどのクロスフィン型熱交換器の伝熱銅管として用いられる銅管が巻き回されている積層コイル及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ルームエアコン、パッケージエアコンなどの空調機用熱交換器、冷凍機等の伝熱管又は冷媒配管には、銅管が用いられてきたが、これらの銅管は、銅又は銅合金から所定の加工が施された後、コイル状に巻かれ、次いで、焼鈍等の熱処理が施された後、エアコンメーカー等に搬送される。そして、コイル状に巻かれた銅管は、エアコンメーカーで巻き解かれ、それぞれの用途に応じた形状に加工されて使用される。

【0003】

コイル状に巻かれた銅管としては、レベルワウンドコイルが一般的である。このレベルワウンドコイルは、銅管をボビンにコイル状に整列巻し、それを多数積層させることにより作製される。具体的には、例えば、図１３～図１５に示すように、先ず、銅管２２が、コイルからの取り外し可能なボビン２１の内筒２４の周りに端から他端まで（図１４中、符号２５で示す矢印の方向）、コイルの中心軸の延長方向に整列巻されて、一層目の整列巻きコイル２３ａが形成され、次いで、一層目の上に、一層目とは反対の方向（図１４中、符号２６で示す矢印の方向）に、銅管が整列巻されて、二層目の整列巻きコイル２３ｂが形成される。そして、これが繰り返されて、銅管が整列巻きされている整列巻きコイルが、コイルの中心軸に対し垂直な方向に多層積層されているレベルワウンドコイル２１が作製される。

【0004】

そして、作製されたレベルワウンドコイル２０は、図１５に示すように、コイルの中心軸の延長方向が垂直方向になるように、敷板１６上に置かれて、エアコンメーカー等に搬送され、エアコンメーカー等で、レベルワウンドコイルの内側から、銅管２２が繰り出されて、コイルが巻き解かれる。図１６に示すように、レベルワウンドコイル２０が、コイルの中心軸の延長方向３３が垂直方向になるように置かれると、レベルワウンドコイル２０には、上から下に向かって順に巻き解かれる整列巻きコイル２３ａと、反対に、下から上に向かって順に巻き解かれる整列巻きコイル２３ｂとが、交互に存在する。そして、コイルの巻き解き時において、上から下に向かって順に巻き解かれる整列巻きコイル２３ａが、一番下の銅管２２ａまで巻き解かれたら、次は、一つ外側の整列巻きコイル２３ｂが、今度は、下から上に向かって順に巻き解かれることになる。下から上に向かって順に巻き解かれる整列巻きコイル２３ｂの一番下の銅管２２ｂには、その層の全銅管の重さがかかっているため、一番下の銅管２２ｂが敷板１６に接していたのでは、一番下の銅管２２ｂが敷板１６と上にある銅管との間に挟まって、銅管２２ｂの繰り出しができなくなる。

【0005】

そこで、特開２００２－３７０８６９号公報（特許文献１）には、図１７に示すように、コイルの中心軸の延長方向が垂直方向になるように置いた時に、下から上に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイル２７ｂについては、上から下に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイル２７ａよりも上方に引き上げて、整列巻きコイル２７ｂの一番下の銅管２２ｂの下と敷板１６との間に隙間を形成させることにより、一番下の銅管２２ｂが敷板１６と上にある銅管との間に挟まるのを防ぐレベルワウンドコイル（いわいる段落ちコイル）が開示されている。この段落ちコイルでは、上から下に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイルの一番下の銅管と敷板との間に形成される隙間の大きさは、銅管の銅管径の半分程度に設定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００２－３７０８６９号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

レベルワンドコイルが上に置かれる敷板は、運搬時にコイルの一番下の銅管が潰れないように、ある程度柔らかい材質でなければならない。そのため、特許文献１の段落ちレベルワウンドコイルでは、上から下に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイルの一番下の銅管は、敷板にある程度めり込むことになる。

【0008】

そして、上から下に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイルの一番下の銅管の敷板へのめり込みが大きくなり過ぎると、下から上に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイルの一番下の銅管までもが、敷板に接触してしまい、一番下の銅管が繰り出されるときに、敷板により抵抗を受けて、一番下の銅管に余分な力がかってしまう。そのため、そのことが、銅管の折れを発生させてしまい繰り出しトラブルの原因になるという問題があった。特に、銅管の径が小さくなる程、特に銅管径が５ｍｍ以下になると、下から上に向かって順に巻き解かれることとなる整列巻きコイルの一番下の銅管と敷板との間の隙間が小さくなるため、このような銅管の繰り出しトラブルの問題が起こり易い。

【0009】

また、図１７に示すような段落ちレベルワウンドコイルでは、銅管は、他の銅管と重なりが密であるため、最終熱処理時に、銅管同士の溶着による貼り付きが起こった場合、線状に長く貼り付きが起こる。そのため、銅管を繰り出す時に、銅管が剥がれ難くなり、それが銅管の折れを発生させてしまい繰り出しトラブルの原因となるという問題があった。

【0010】

また、レベルワウンドコイルをエアコンメーカーで巻き解き、用途に応じた加工を行う際、特に、ヘアピン曲げ加工を行う際、銅管の機械的性質のバラツキがあると、曲げ内側に発生する曲げシワや曲げ外側が破断する曲げ折れを生じさせないようにするためは、曲げマンドレルの位置調整やマンドレル径の選択が難しくなる。特に、同一コイル内での銅管の０．２％耐力値σ０．２のバラツキを極力低減させることが課題となっている。

【0011】

従って、本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決することであり、多層に巻かれたコイルから銅管を繰り出す時に、上記のような銅管の繰り出しトラブルの問題が生じ難く、且つ、同一コイル内での銅管の０．２％耐力値σ０．２のバラツキが少ない多層コイルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題は、以下に示す本発明により解決される。
すなわち、本発明（１）は、銅管が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイルが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、多数積層されているコイル積層体であり、
最も内側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も内側と繋がり且つ最も外側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も外側に繋がるＡ層渦巻きコイルと、最も外側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も外側と繋がり且つ最も内側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も内側に繋がるＢ層渦巻きコイルと、からなり、
該Ａ層渦巻きコイルと該Ｂ層渦巻きコイルとが交互に繰り返されており、
各層の該渦巻きコイルの銅管は、曲率半径が連続して変化し、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より小さくなるように巻かれており、銅管の外径に対する銅管間の隙間の比が、０．０１以上１．０未満であり、
該銅管は、Ｃｕ含有量が９５質量％以上の銅管であり、
該渦巻きコイル積層体は、該銅管が渦巻きコイル状の積層体に巻かれた後に、４００～７００℃で熱処理されたものであり、
該渦巻きコイル積層体の最も内側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＩＮａｖｅ}）と最も外側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}）の差の絶対値（｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜）が１０ＭＰａ以下であること、
を特徴とする渦巻きコイル積層体を提供するものである。

【0013】

また、本発明（２）は、（１）の渦巻きコイル積層体が、コイル積層体の中心軸の延長方向に、２以上積み重ねられており、
上下の渦巻きコイル積層体の銅管が、接続部材で繋がれていること、
を特徴とする渦巻きコイル積層体の積み重ね体を提供するものである。

【0014】

また、本発明（３）は、少なくとも、Ｃｕ含有量が９５質量％以上の銅の鋳塊の鋳造する鋳造工程、熱間加工工程及び冷間加工工程を行うことにより、継目無銅管を作製する継目無銅管作製工程と、
該継目無銅管を、渦巻きコイル状の積層体に巻くことにより、コイル巻取体を作製するコイル巻取工程と、
該コイル巻取体を、４００～７００℃で熱処理することにより、（１）の渦巻きコイル積層体を得るコイル巻取体熱処理工程と、
を有することを特徴とする渦巻きコイル積層体の製造方法を提供するものである。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、多層に巻かれたコイルから銅管を繰り出す時に、上記のような銅管の繰り出しトラブルの問題が生じ難く、且つ、同一コイル内での銅管の０．２％耐力値σ０．２のバラツキが少ない多層コイルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の渦巻きコイル積層体の形態例の模式的な斜視図である。

【図2】図１に示す渦巻きコイル積層体の平面図である。

【図3】図１に示す渦巻きコイル積層体の側面図である。

【図4】図１に示す渦巻きコイル積層体の断面図である。

【図5A】図１に示す渦巻きコイル積層体中の各層の渦巻きコイルを示す平面図である。

【図5B】Ａ層渦巻きコイル１つ分の断面図及び側面図である。

【図5C】Ｂ層渦巻きコイル１つ分の断面図及び側面図である。

【図6】Ａ層渦巻きコイルの稜線とＢ層渦巻きコイルの稜線の位置関係を示す図である。

【図7】図１に示す渦巻きコイル積層体から銅管を繰り出している様子を示す模式的な斜視図である。

【図8】図１に示す渦巻きコイル積層体から銅管を繰り出している様子を示す模式的な断面図である。

【図9】図２中、渦巻きコイル積層体１を符号３０の位置で切った断面図である。

【図10】図４（ａ）中の符号Ａで示す部分の拡大図である。

【図11】渦巻きコイル積層体が、コイル積層体の中心軸の延長方向に２つ積み重ねられている渦巻きコイル積層体の積み重ね体を示す模式図である。

【図12】上下の渦巻きコイル積層体の銅管が、接続部材で繋がれる様子を示す模式図である。

【図13】従来のレベルワンドコイルが作製される様子を示す図である。

【図14】従来のレベルワンドコイルが作製される様子を示す図である。

【図15】従来のレベルワンドコイルを示す図である。

【図16】従来のレベルワンドコイルから銅管を繰り出す様子を示す図である。

【図17】従来のレベルワンドコイルから銅管を繰り出す様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の渦巻きコイル積層体は、銅管が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイルが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、多数積層されているコイル積層体であり、
最も内側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も内側と繋がり且つ最も外側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も外側に繋がるＡ層渦巻きコイルと、最も外側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も外側と繋がり且つ最も内側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も内側に繋がるＢ層渦巻きコイルと、からなり、
該Ａ層渦巻きコイルと該Ｂ層渦巻きコイルとが交互に繰り返されており、
各層の該渦巻きコイルの銅管は、曲率半径が連続して変化し、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より小さくなるように巻かれており、
該銅管は、Ｃｕ含有量が９５質量％以上の銅管であり、
該渦巻きコイル積層体は、該銅管が渦巻きコイル状の積層体に巻かれた後に、４００～７００℃で熱処理されたものであり、
該渦巻きコイル積層体の最も内側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＩＮａｖｅ}）と最も外側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}）の差の絶対値（｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜）が１０ＭＰａ以下であること、
を特徴とする渦巻きコイル積層体である。

【0018】

本発明の渦巻きコイル積層体の形状について、図１～図６を参照して説明する。図１は、本発明の渦巻きコイル積層体の形態例の模式的な斜視図である。図２は、図１に示す渦巻きコイル積層体の平面図である。図３は、図１に示す渦巻きコイル積層体の側面図であり、図３（ａ）は、図２中の符号１１で示す矢印の方向から見た図であり、図３（ｂ）は、図２中の符号１２で示す矢印の方向から見た図である。図４は、図１に示す渦巻きコイル積層体の断面図であり、図４（ａ）は、図１中のｘ－ｘ線断面図であり、図４（ｂ）は、図１中のｙ－ｙ線断面図である。図５Ａは、図１に示す渦巻きコイル積層体中の各層の渦巻きコイルを示す平面図であり、図５Ａ（ａ）は、Ａ層渦巻きコイル１つ分を取り出した図であり、図５Ａ（ｂ）は、Ｂ層渦巻きコイル１つ分を取り出した図であり、それぞれ、左が渦巻きコイルの平面図であり、右が銅管の稜線を示す図である。図５Ｂの上の図は、Ａ層渦巻きコイル１つ分の断面図であり、図５Ｂの下の図は、Ａ層渦巻きコイル１つ分の側面図である。図５Ｃの上の図は、Ｂ層渦巻きコイル１つ分の断面図であり、図５Ｃの下の図は、Ｂ層渦巻きコイル１つ分の側面図である。図６は、渦巻きコイル積層体中での、Ａ層渦巻きコイルの稜線とＢ層渦巻きコイルの稜線の位置関係を示す図である。

【0019】

図１～図４に示すように、渦巻きコイル積層体１は、１本の連続した銅管２で作製されており、銅管２が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイル３が、コイル積層体の中心軸の延長方向１３に、多数積層されているコイル積層体である。つまり、渦巻きコイル積層体１は、一番上の層の渦巻きコイルから、一番下の層の渦巻きコイルまで、一続きの銅管２で作製されている。

【0020】

渦巻きコイル積層体１は、２種類の渦巻きコイル、すなわち、Ａ層渦巻きコイル３ａとＢ層渦巻きコイル３ｂとからなり、コイル積層体の中心軸の延長方向１３に、Ａ層渦巻きコイル３ａとＢ層渦巻きコイル３ｂとが交互に繰り返し積層されている。

【0021】

図５に示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａは、最も内側５ａが１つ上の層の渦巻きコイルの最も内側５ｂと繋がり且つ最も外側４ａが１つ下の層の渦巻きコイルの最も外側４ｂに繋がっている。また、Ｂ層渦巻きコイル３ｂは、最も外側４ｂが１つ上の層の渦巻きコイルの最も外側４ａと繋がり且つ最も内側５ｂが１つ下の層の渦巻きコイルの最も内側５ａに繋がっている。

【0022】

図５Ａ（ａ）に示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａの銅管２ａを上から見ると、最も内側５ａから最も外側４ａまで渦巻き状になっている。また、図５Ａ（ａ）の右図に示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａでは、銅管２ａの曲率半径が連続して変化しており、且つ、隣り合う銅管２ａ同士の隙間が銅管径より小さくなっている。

【0023】

また、図４（ａ）及び図５Ｂに示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａの銅管２ａを横から見ると、銅管は、位置７ａから最も外側４ａまでの部分は、上下方向に同じ位置で渦巻き状に巻かれている。また、最も内側５ａは１つ上の層のＢ層渦巻きコイル３ｂに繋がっているので、最も内側５ａは、１つ上の層のＢ層渦巻きコイル３ｂと上下方向に同じ位置であり、そこから銅管の位置が徐々に下がっていき、位置７ａで、位置７ａから最も外側４ａまでの部分と上下方向に同じ位置になる。よって、Ａ層渦巻きコイル３ａの最も内側とは、１つ上の層のＢ層渦巻きコイル３ｂの銅管の上下方向の位置が下がり始める位置であり、また、Ａ層渦巻きコイル３ａの最も外側とは、銅管が１つ下の層のＢ層渦巻きコイル３ｂに向かって上下方向の位置が下がり始める直前の位置である。そして、最も内側５ａから最も外側４ａまでが、Ａ層渦巻きコイル３ａである。

【0024】

図５Ａ（ｂ）に示すように、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの銅管２ｂを上から見ると、最も内側５ｂから最も外側４ｂまで渦巻き状になっている。また、図５Ａ（ｂ）の右図に示すように、Ｂ層渦巻きコイル３ｂでは、銅管２ｂの曲率半径が連続して変化しており、且つ、隣り合う銅管２ｂ同士の隙間が銅管径より小さくなっている。

【0025】

また、図３（ａ）及び図５Ｃに示すように、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの銅管２ｂを横から見ると、銅管は、最も内側５ｂから位置６ｂまでの部分は、上下方向に同じ位置で渦巻き状に巻かれている。また、最も外側４ｂは１つ上の層のＡ層渦巻きコイル３ａに繋がっているので、最も外側４ｂは、１つ上の層のＡ層渦巻きコイル３ａと上下方向に同じ位置であり、そこから銅管の位置が徐々に下がっていき、位置６ｂで、最も内側５ｂから位置６ｂまでの部分と上下方向に同じ位置になる。よって、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの最も外側とは、１つ上の層のＡ層渦巻きコイル３ａの銅管の上下方向の位置が下がり始める位置であり、また、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの最も内側とは、銅管が１つ下の層のＡ層渦巻きコイル３ａに向かって上下方向の位置が下がり始める直前の位置である。そして、最も外側４ｂから最も内側５ｂまでが、Ｂ層渦巻きコイル３ｂである。

【0026】

渦巻きコイル積層体１において、Ａ層渦巻きコイル３ａの隣り合う銅管２ａ同士の間隔とＢ層渦巻きコイル３ｂの隣り合う銅管２ｂ同士の間隔は、必ずしも等しくなくてもよく、Ａ層渦巻きコイル３ａの隣り合う銅管２ａ同士の間隔とＢ層渦巻きコイル３ｂの隣り合う銅管２ｂ同士の間隔は、等しくても等しくなくてもよい。

【0027】

図５Ａに示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａとＢ層渦巻きコイル３ｂとは、両者が繋がっている最も内側の位置５ａ、５ｂを始点として見たときに、逆回りの渦巻きになっている。そのため、理論的には、Ａ層渦巻きコイル３ａの銅管２ａの稜線とＢ層渦巻きコイル３ｂの銅管２ｂの稜線は、線状には重ならず、交差する。図６は、Ａ層渦巻きコイル３ａとＢ層渦巻きコイル３ｂとの重なりを示す図であり、Ａ層渦巻きコイル３ａの銅管２ａの稜線を実線で、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの銅管２ｂの稜線を点線で示している。このようなことから、実際の渦巻きコイル積層体中では、Ａ層渦巻きコイル３ａの銅管２ａとＢ層渦巻きコイル３ｂの銅管２ｂの重なる部分が非常に少なくなる。

【0028】

渦巻きコイル積層体１から銅管２を繰り出して、コイルを巻き解く様子を、図７及び図８を参照して説明する。図７は、図１に示す渦巻きコイル積層体から銅管を繰り出している様子を示す模式的な斜視図である。図８は、図１に示す渦巻きコイル積層体から銅管を繰り出している様子を示す模式的な断面図であり、渦巻きコイル積層体の断面の片側半分を示す図である。図７に示すように、渦巻きコイル積層体１は、敷板１６の上に、コイル積層体の中心軸の延長方向が垂直方向になるように置かれて、渦巻きコイルの上の層から順に巻き解かれる。そして、図８に示すように、Ａ層渦巻きコイル３ａは、矢印で示すように、内側から外側に向かって順に巻き解かれていき、Ａ層渦巻きコイル３ａの最も外側の銅管２ａまで繰り出されると、次に、そのＡ層渦巻きコイル３ａの下の層であるＢ層渦巻きコイル３ｂが、矢印で示すように、外側から内側に向かって順に巻き解かれていき、Ｂ層渦巻きコイル３ｂの最も内側の銅管２ｂまで繰り出されると、以降は、同様に、Ａ層渦巻きコイルが、内側から外側に向かって順に巻き解かれ、次いで、Ｂ層渦巻きコイルが、外側から内側に向かって順に巻き解かれるということが繰り返される。この時、図６に示すように、繰り出されるのは、常に、最も上にある銅管２であり、レベルワウンドコイルのように、最も下にある銅管が繰り出されるようなことはない。

【0029】

本発明の渦巻きコイル積層体は、全てが１本の連続した銅管で作製されている。本発明の渦巻きコイル積層体を形成する銅管は、Ｃｕ含有量が９５質量％以上の銅管であり、継目無銅管である。銅管を構成する銅のＣｕ含有量は、９５質量％以上、好ましくは９９質量％以上である。銅管を構成する銅は、銅の含有量が上記範囲未満とならない範囲で、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｍｎ等の種々の合金成分を含有することができる。また、銅管を構成する銅では、上記以外に、Ｏ、Ｈ、Ｓ等の不可避不純物の含有は、許容される。

【0030】

銅管を構成する銅としては、例えば、無酸素銅（ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１０２０）、低りん脱酸銅（ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１２０１）、高りん脱酸銅（ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１２２０）、ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１８６２、ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１５６５、ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ５０１０、ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ５０１５等のＣｕ含有量が９９質量％以上の銅が挙げられる。
また、銅管を構成する銅としては、例えば、Ｃｕ－０．０５～１．０質量％Ｐ、Ｃｕ－０．０１～０．０６質量％Ｆｅ－０．００４～０．０４０質量％Ｐ、Ｃｕ－０．０４～０．０６質量％Ｎｉ－０．００４～０．０４０質量％Ｐ、Ｃｕ－０．０２～０．５質量％Ｃｒ－０．０１５～０．０５質量％Ｐ等のＣｕ含有量が９９質量％以上の銅が挙げられる。
また、銅管を構成する銅としては、例えば、Ｃｕ－０．８０～１．２０質量％Ｆｅ－０．２０～０．４０質量％Ｐ、Ｃｕ－０．４～３．５質量％Ｎｉ－０．１～０．５質量％Ｐ、Ｃｕ－０．８０～１．２０質量％Ｔｉ－０．０１５～０．１０質量％Ｐ、Ｃｕ－０．３５～１．２０質量％Ｃｏ－０．２０～０．５０質量％Ｐ、Ｃｕ－０．４０～１．２０質量％Ｍｎ－０．２０～０．４０質量％Ｐ、Ｃｕ－０．５８～０．７２質量％Ｓｎ－０．００５～０．３５質量％Ｚｒ－０．００４～０．０４０質量％Ｐ等のＣｕ含有量が９５質量％以上の銅が挙げられる。

【0031】

そして、本発明の渦巻きコイル積層体は、銅管が渦巻き状に巻かれている渦巻きコイルが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、多数積層されているコイル積層体であり、２種類の渦巻きコイル、すなわち、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルとからなり、コイル積層体の中心軸の延長方向に、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルとが交互に繰り返し積層されている。よって、本発明の渦巻きコイル積層体では、銅管は、一番上の層の渦巻きコイルにある銅管の一方の銅管端から一番下の層の渦巻きコイルにある銅管の他方の銅管端まで、連続している。なお、渦巻き状とは、各層の渦巻きコイルを上から見た場合の、銅管の形状を指す。

【0032】

Ａ層渦巻きコイルは、最も内側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も内側と繋がり且つ最も外側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も外側に繋がっている。また、Ｂ層渦巻きコイルは、最も外側が１つ上の層の渦巻きコイルの最も外側と繋がり且つ最も内側が１つ下の層の渦巻きコイルの最も内側に繋がっている。

【0033】

そして、Ａ層渦巻きコイルとその下にあるＢ層渦巻きコイルとが繋がっている最も外側の位置を始点として見たときに、両者は逆回りの渦巻きになっており、且つ、Ｂ層渦巻きコイルとその下にあるＡ層渦巻きコイルとが繋がっている最も内側の位置を始点として見たときに、両者は逆回りの渦巻きになっている。なお、図５Ａに示す形態例では、最も内側の位置を始点としたときに、Ａ層渦巻きコイルは左巻きの渦巻きに巻かれ、且つ、Ｂ層渦巻きコイルは右巻きの渦巻きに巻かれているが、これに制限されず、本発明の渦巻きコイル積層体では、最も内側の位置を始点としたときに、Ａ層渦巻きコイルは左巻きの渦巻きに巻かれ、且つ、Ｂ層渦巻きコイルは右巻きの渦巻きに巻かれていてもよいし、あるいは、最も内側の位置を始点としたときに、Ａ層渦巻きコイルは右巻きの渦巻きに巻かれ、且つ、Ｂ層渦巻きコイルは左巻きの渦巻きに巻かれていてもよい。なお、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルの最も外側の位置を始点したときも、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルは、逆回りの渦巻きになる。

【0034】

Ａ層渦巻きコイルは、上下方向の位置が徐々に下がりながら巻かれている部分と、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分と、からなる。図５Ａに示す形態例では、最も内側５ａから位置７ａまでの部分が、上下方向の位置が徐々に下がりながら巻かれている部分に相当し、また、位置７ａから最も外側４ａまでの部分が、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分に相当する。本発明の渦巻きコイル積層体では、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分が、各層を形成するので、Ａ層渦巻きコイルのうちの、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分の上下方向の位置を、Ａ層の位置とする。Ｂ層渦巻きコイルでも同様に、Ｂ層渦巻きコイルのうちの、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分の上下方向の位置を、Ｂ層の位置とする。そのため、Ａ層渦巻きコイルの銅管を横から見ると、Ａ層渦巻きコイルの銅管の最も内側の上下方向の位置は、１つ上のＢ層の位置と同じ位置であり、そこから銅管の位置は徐々に下がっていき、Ａ層の位置まで、略銅管の外径１つ分下がる。そして、Ａ層の位置まで下がったところから最も外側までは、銅管の上下方向の位置は同じである。つまり、Ａ層渦巻きコイルの最も内側とは、銅管の上下方向の位置が１つ上の層のＢ層渦巻きコイルのＢ層の位置からＡ層の位置に向かって下がり始める位置であり、また、Ａ層渦巻きコイルの最も外側とは、銅管の上下方向の位置が１つ下の層のＢ層渦巻きコイルのＢ層の位置に向かって下がり始める直前の位置である。図４に示す形態例では、最も内側の位置から渦巻きの中心を中心とする中心角で約１８０°分かけて、銅管の上下方向の位置が、Ｂ層の位置からＡ層の位置まで下がっているが、これに制限されず、本発明の効果を損なわない範囲で適宜選択される。そして、本発明の渦巻きコイル積層体では、最も内側の位置から渦巻きの中心を中心とする中心角で９０～２７０°分かけて、銅管の上下方向の位置が、Ｂ層の位置からＡ層の位置まで下がっていることが好ましい。

【0035】

また、Ｂ層渦巻きコイルは、上下方向の位置が徐々に下がりながら巻かれている部分と、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分と、からなる。図５Ａに示す形態例では、最も外側４ｂから位置６ｂまでの部分が、上下方向の位置が徐々に下がりながら巻かれている部分に相当し、また、位置６ｂから最も内側５ｂまでの部分が、上下方向が同じ位置で渦巻き状に巻かれている部分に相当する。そのため、Ｂ層渦巻きコイルの銅管を横から見ると、Ｂ層渦巻きコイルの銅管の最も外側の上下方向の位置は、１つ上のＡ層の位置と同じ位置であり、そこから銅管の位置は徐々に下がっていき、Ｂ層の位置まで、略銅管の外径１つ分下がる。そして、Ｂ層の位置まで下がったところから最も内側までは、銅管の上下方向の位置は同じである。つまり、Ｂ層渦巻きコイルの最も外側とは、銅管の上下方向の位置が１つ上の層のＡ層渦巻きコイルのＡ層の位置からＢ層の位置に向かって下がり始める位置であり、また、Ｂ層渦巻きコイルの最も内側とは、銅管の上下方向の位置が１つ下の層のＡ層渦巻きコイルのＡ層の位置に向かって下がり始める直前の位置である。図３に示す形態例では、最も外側の位置から渦巻きの中心を中心とする中心角で約１８０°分かけて、銅管の上下方向の位置が、Ａ層の位置からＢ層の位置まで下がっているが、これに制限されず、本発明の効果を損なわない範囲で適宜選択される。そして、本発明の渦巻きコイル積層体では、最も外側の位置から渦巻きの中心を中心とする中心角で９０～２７０°分かけて、銅管の上下方向の位置が、Ａ層の位置からＢ層の位置まで下がっていることが好ましい。

【0036】

Ａ層渦巻きコイルでは、銅管の曲率半径は連続して変化しており、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管の直径より小さくなるように巻かれている。Ｂ層渦巻きコイルでも、同様に、銅管の曲率半径は連続して変化しており、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管の直径より小さくなるように巻かれている。

【0037】

なお、本発明の渦巻きコイル積層体の銅管の渦巻き形状とは、理論的には、銅管の曲率半径が連続して変化し、且つ、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より小さい形状を指すが、本発明の効果を損なわないものであれば、それに近似する形状のものも、本発明の渦巻きコイル積層体に含まれる。つまり、本発明の効果を損なわない範囲であれば、銅管の曲率半径が連続して変化していない箇所があったり、あるいは、隣り合う銅管同士の隙間が銅管径より大きくなっている箇所があってもよい。

【0038】

本発明の渦巻きコイル積層体は、銅管が渦巻きコイル状に巻かれた後に、４００～７００℃で熱処理されたものである。なお、銅管が渦巻きコイル状に巻かれた後の熱処理における熱処理温度は、銅管を構成する銅中の添加元素の種類及び添加量や要求性能等により、上記温度範囲で、適宜選択される。

【0039】

渦巻きコイル積層体の作製方法としては、所定のＣｕ含有量の銅の鋳塊の鋳造し、熱間押出、冷間圧延及び冷間抽伸等を行い、必要に応じて、更に、転造を行い、継目無銅管を作製した後、先に焼鈍、時効処理等の熱処理を行ってから、渦巻きコイル状の積層体に巻く方法と、所定のＣｕ含有量の銅の鋳塊の鋳造し、熱間押出、冷間圧延及び冷間抽伸等を行い、継目無銅管を作製した後、先に、渦巻きコイル状の積層体に巻いてから、焼鈍、時効処理等の熱処理を行う方法が考えられるが、本発明の渦巻きコイル積層体は、所定のＣｕ含有量の銅の鋳塊の鋳造し、熱間押出、冷間圧延及び冷間抽伸等を行い、継目無銅管を作製した後、先に、渦巻きコイル状の積層体に巻いてから、熱処理を行うことにより作製された渦巻きコイル積層体である。

【0040】

そして、本発明の渦巻きコイル積層体は、銅管が渦巻きコイル状に巻かれた後に、４００～７００℃で熱処理されたものなので、渦巻きコイル積層体の最も内側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２ＩＮａｖｅ）と最も外側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２ＯＵＴａｖｅ）の差の絶対値（｜σ０．２ＩＮａｖｅ－σ０．２ＯＵＴａｖｅ｜）が、１０ＭＰａ以下、好ましくは７ＭＰａ以下、特に好ましくは５ＭＰａ以下である。渦巻きコイル積層体の｜σ０．２ＩＮａｖｅ－σ０．２ＯＵＴａｖｅ｜が、上記範囲にあることにより、曲げ内側に発生する曲げシワや曲げ外側が破断する曲げ折れが生じ難いため、曲げマンドレルの位置調整やマンドレル径の選択が容易となる。

【0041】

｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜の算出方法について、図２及び図９を参照して説明する。図９は、図２中、渦巻きコイル積層体１を、中心軸１３に平行且つ中心軸１３に重なる面３０で切ったときの断面図である。同じ断面において、各渦巻きコイルの最も内側にある銅管が、最も内側の銅管３２であり、各渦巻きコイルの最も外側にある銅管が、最も外側の銅管３１である。１つの断面には、渦巻きコイル積層体の最も上の層から最も下の層まで、渦巻きコイル層の数だけ、最も内側の銅管３２が存在する。先ず、中心軸１３に平行且つ中心軸１３に重なる面３０と交差する銅管のうち、最も内側の銅管３２から、任意に、採取間隔に大きな偏りがない程度で、１０本以上の銅管３２を選び、各々の０．２％耐力値を測定し、得られた０．２％耐力値の平均を、最も内側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＩＮａｖｅ}）として求める。具体的には、図９に示すように、最も内側の銅管３２から、任意の最も内側の銅管３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ・・・（１０本以上）を選び、中心軸１３に平行且つ中心軸１３に重なる面３０と交差する位置近傍の銅管３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ・・・の各々の０．２％耐力値を測定し、得られた０．２％耐力値を平均し、σ０．２_{ＩＮａｖｅ}とする。また、最も内側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＩＮａｖｅ}）を求めたときと同じ、中心軸１３に平行且つ中心軸１３に重なる面３０と交差する銅管のうち、最も外側の銅管３１から、任意に、採取間隔に大きな偏りがない程度で、１０本以上の銅管３１を選び、各々の０．２％耐力値を測定し、得られた０．２％耐力値の平均を、最も外側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}）として求める。具体的には、図９に示すように、最も外側の銅管３１から、任意の最も外側の銅管３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ・・・（１０本以上）を選び、中心軸１３に平行且つ中心軸１３に重なる面３０と交差する位置近傍の銅管３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ・・・の各々の０．２％耐力値を測定し、得られた０．２％耐力値を平均し、σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}とする。次いで、渦巻きコイル積層体の最も内側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＩＮａｖｅ}）と最も外側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}）の差の絶対値｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜を計算する。なお、｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜の測定において、最も内側の銅管３２及び最も外側の銅管３１を選択するための、中心軸１３に平行且つ中心軸１３に重なる面の位置は、渦巻きコイル積層体を、上から見たときの任意の１箇所でよい。渦巻きコイル積層体においては、渦巻きコイル積層体を、上から見たときの任意の１箇所の面における｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜の値は、渦巻きコイル積層体を上から見たときの他の位置の切断面における｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜の値と、殆ど同じである。なお、図９では、作図及び説明の都合上、１１層と渦巻きコイルの層数が少ない渦巻きコイル積層体を記載しており、採取する最も内側の銅管３２及び最も外側の銅管３１については、それぞれ４本しか示していないが、実際の渦巻きコイル積層体では、最も内側の銅管３２及び最も外側の銅管３１については、それぞれ１０本以上採取して、０．２％耐力値の平均を求める。

【0042】

本発明の渦巻きコイル積層体を形成する銅管は、ルームエアコン、パッケージエアコンなどの空調機用熱交換器、冷凍機等の伝熱銅管又は冷媒配銅管として用いられる伝熱銅管であり、平滑銅管又は内面溝付銅管である。

【0043】

銅管の外径は、特に制限されないが、好ましくは３～１３ｍｍ、特に好ましくは３～１０ｍｍである。特に、本発明の渦巻きコイル積層体は、渦巻きコイル積層体を形成する銅管の外径が３～７ｍｍと小さくても、銅管の繰り出しトラブルが起こり難くい。

【0044】

Ａ層渦巻きコイル又はＢ層渦巻きコイル１つ当たりの銅管の巻き数は、特に制限されないが、好ましくは１０～２００、特に好ましくは３０～６０である。

【0045】

図１に示す形態例では、渦巻きコイル積層体は、一番上がＡ層渦巻きコイルの層であり、順に下に、Ｂ層、Ａ層、Ｂ層、Ａ層、Ｂ層・・・と交互に繰り返されて、一番下がＡ層渦巻きコイルの層となっているが、これに限定されるものではなく、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルが交互に繰り返されて積層されているのであれば、一番上がＡ層渦巻きコイルであってもＢ層渦巻きコイルであってもよく、また、一番下がＡ層渦巻きコイルであってもＢ層渦巻きコイルであってもよい。

【0046】

本発明の渦巻きコイル積層体では、一番上の渦巻きコイルの層の上には渦巻きコイルの層がないことから、一番上の渦巻きコイルの層の銅管は、１つ上の層の渦巻きコイルの層とは繋がっていない。そのため、本発明の渦巻きコイル積層体では、一番上の層の渦巻きコイルには、上下方向の位置から徐々に低くなっていく部分がなくてもよい。

【0047】

本発明の渦巻きコイル積層体では、Ａ層渦巻きコイル及びＢ層渦巻きコイルの合計層数は、特に限定されないが、好ましくは１０～２５０、特に好ましくは２０～８０である。

【0048】

本発明の渦巻きコイル積層体に係るＡ層渦巻きコイルにおいて、隣り合う銅管同士の間には隙間が形成されている。また、本発明の渦巻きコイル積層体に係るＢ層渦巻きコイルにおいて、隣り合う銅管同士の間には隙間が形成されている。そして、本発明の渦巻きコイル積層体では、銅管の外径に対する銅管間の隙間の比が、好ましくは０．０１以上１．０未満、特に好ましくは０．０５～０．２である。銅管の外径に対する銅管間の隙間の比が上記範囲にあることにより、銅管の間に、１つ上又は１つ下の層の銅管が入り込み難くなる。なお、銅管間の隙間（ｐ）は、以下の式（１）によって算出される。
ｐ＝（Ｗ－ｄ×ｎ）／（ｎ－１） （１）
式（１）中、Ｗは渦巻きコイルの断面における各層の片側半分の幅であり、図４中の符号Ｗで示す長さであり、また、ｄは銅管の外径であり、また、ｎは渦巻きコイルの断面における各層の片側半分に存在する銅管の数である。

【0049】

なお、本発明おいて、隣り合う銅管同士の間隔とは、図１０に示すように、銅管の銅管軸方向に垂直な面で切った断面において、隣り合う銅管の中心間の距離（符号８）を指す。この隣り合う銅管同士の間隔は、銅管の稜線間の距離に等しい。また、本発明において、銅管間の隙間とは、図１０に示すように、銅管の銅管軸方向に垂直な面で切った断面において、隣り合う銅管間にできる隙間（符号９）を指す。なお、図１０は、図４中の点線で囲った部分（符号Ａ）の拡大図である。

【0050】

渦巻きコイルの外径（図４中、符号Ｄ１で示す長さ）及び渦巻きコイルの内径（図４中、符号Ｄ_２で示す長さ）は、銅管の外径及び巻き数に応じて適宜選択されるが、渦巻きコイルの外径は、好ましくは８００～１５００ｍｍ、特に好ましくは１０００～１１００ｍｍであり、また、渦巻きコイルの内径は、好ましくは３００～１０００ｍｍ、特に好ましくは５００～７００ｍｍである。

【0051】

本発明の渦巻きコイル積層体では、Ａ層渦巻きコイルとＢ層渦巻きコイルとは、両者が繋がっている位置を始点として見たときに、逆回りの渦巻きになっているので、理論的には、Ａ層渦巻きコイルの銅管の稜線とＢ層渦巻きコイルの銅管の稜線が、線状には重ならずに交差する。このようなことから、実際の渦巻きコイル積層体中では、Ａ層渦巻きコイルの銅管の稜線とＢ層渦巻きコイルの銅管の稜線の重なる部分が非常に少なくなる。そのため、最終熱処理時に、銅管同士の溶着による貼り付きが起こっても、従来の段落ちレベルワウンドコイルのように、銅管が線状に貼り付くということが起こり難いので、本発明の渦巻きコイル積層体では、銅管の線状の貼り付きを原因とする銅管の繰り出しトラブルが起こり難い。

【0052】

また、本発明の渦巻きコイル積層体では、上の層の渦巻きコイルから順に巻き解かれるので、本発明の渦巻きコイル積層体中の銅管は、上から他の銅管の荷重がかかっているような状態で繰り出されることはない。そのため、本発明の渦巻きコイル積層体では、銅管が繰り出されるときに、段落ちレベルワンドコイルのような、敷板の抵抗を原因とする銅管の繰り出しトラブルが起こらない。

【0053】

本発明の渦巻きコイル積層体の積み重ね体は、本発明の渦巻きコイル積層体が、コイル積層体の中心軸の延長方向に、２以上積み重ねられており、
上下の渦巻きコイル積層体の銅管が、接続部材で繋がれていること、
を特徴とする渦巻きコイル積層体の積み重ね体である。

【0054】

図１１には、渦巻きコイル積層体１ａ、１ｂが、コイル積層体の中心軸の延長方向に、２つ積み重ねられている渦巻きコイル積層体の積み重ね体を示す。本発明の渦巻きコイル積層体は、通常、２～３個が、コイル積層体の中心軸の延長方向に積み重ねられた状態で、銅管の使用場所に置かれ、巻き解かれる。

【0055】

このとき、図１２（ａ）に示すように、上にある渦巻きコイル積層体の一番下の層の渦巻きコイルの銅管２ａの銅管端と、その下にある渦巻きコイル積層体の一番上の層の渦巻きコイルの銅管２ｂの銅管端とを近づけ、次いで、図１２（ｂ）に示すように、接続部材１７で、上の渦巻きコイル積層体の銅管２ａと下の渦巻きコイル積層体の銅管２ｂとが繋がれている。なお、図１２は、上下の渦巻きコイル積層体の銅管が、接続部材で繋がれている様子を示す模式図である。

【0056】

接続部材で繋がれている２以上の渦巻きコイル積層体を巻き解きしていく際、銅銅管のねじれを接続部材で吸収するため、接続部材は一定のねじれ強度を有するチューブなどを用いることができる。例えば、塩化ビニル性のチューブや、樹脂製チューブ、銅管などを用いることができる。

【0057】

そして、本発明の渦巻きコイル積層体が、コイル積層体の中心軸の延長方向に、２以上積み重ねられ、上下の渦巻きコイル積層体の銅管が、接続部材で繋がれていることにより、上の渦巻きコイル積層体の銅管が全て繰り出された後、途切れることなく連続して、下の渦巻きコイル積層体の銅管が繰り出される。

【0058】

本発明の渦巻きコイル積層体は、以下に示す本発明の渦巻きコイル積層体の製造方法により、好適に製造される。

【0059】

本発明の渦巻きコイル積層体の製造方法は、少なくとも、Ｃｕ含有量が９５質量％以上の銅の鋳塊を鋳造する鋳造工程、熱間加工工程及び冷間加工工程を行うことにより、継目無銅管を作製する継目無銅管作製工程と、
該継目無銅管を、渦巻きコイル状の積層体に巻くことにより、コイル巻取体を作製するコイル巻取工程と、
該コイル巻取体を、４００～７００℃で熱処理することにより、渦巻きコイル積層体を得るコイル巻取体熱処理工程と、
を有することを特徴とする渦巻きコイル積層体の製造方法である。

【0060】

本発明の渦巻きコイル積層体の製造方法は、継目無銅管作製工程と、コイル巻取工程と、コイル巻取体熱処理工程と、を有する。つまり、本発明の渦巻きコイル積層体の製造方法は、継目無銅管作製工程を行って、継目無銅管を得た後、得た継目無銅管を、先に、渦巻きコイル状の積層体に巻いてコイル巻取体を得、その後に、得たコイル巻取体を熱処理する。

【0061】

本発明の渦巻きコイル積層体の製造方法に係る継目無銅管作製工程は、少なくとも、Ｃｕ含有量が９５質量％以上の銅の鋳塊を鋳造する鋳造工程、熱間加工工程及び冷間加工工程を行うことにより、継目無銅管を作製する工程である。また、継目無銅管作製工程では、冷間加工工程を行った後に、必要に応じて、更に、転造工程を行うことができる。なお、継目無銅管作製工程において、鋳造工程、熱間加工及び冷間加工を行うとは、鋳造工程の直後に、熱間加工工程を行い、熱間加工工程の直後に冷間加工工程を行うということを指すのではなく、鋳造工程より後の工程として熱間加工工程を行い、熱間加工工程より後の工程として冷間加工工程を行うということを指す。

【0062】

継目無銅管作製工程おける鋳造工程では、所定の化学組成の銅、すなわち、Ｃｕ含有量が９５質量％以上の銅の鋳塊を、常法により鋳造し、所定の元素が所定の含有量で配合されているビレットを得る。例えば、銅の地金及び所定の含有元素の地金又は含有元素と銅の合金を、銅の鋳塊中の含有量が、所定の含有量となるように配合して、成分調整を行い、次いで、高周波溶解炉等を用いて、ビレットを鋳造する。次いで、鋳造後、ビレットを冷却する。

【0063】

熱間加工工程では、８５０～９５０℃の温度に加熱されたビレットを、熱間押出する。熱間押出は、マンドレル押出によって行われる。すなわち、加熱前に、冷間で予め穿孔したビレット、あるいは、押出前に熱間で穿孔したビレットに、マンドレルを挿入した状態で、熱間押出を行う。そして、熱間押出を行った後、速やかに冷却して、熱間押出素管を得る。

【0064】

冷間加工工程では、熱間押出により得られた熱間押出素管を、冷間圧延や冷間抽伸等の冷間での加工を行い、管の外径及び肉厚を減じていき、継目無銅管を得る。

【0065】

また、銅管が、内面溝が形成されている内面溝付管の場合、冷間加工に次いで、冷間加工により得られた継目無銅管を、４００～７００℃で加熱する中間焼鈍を行い、冷却後、転造加工を行う。転造加工では、継目無銅管内に、外面にらせん状の溝加工を施した転造プラグを配置して、高速回転する複数の転造ボールによって、管の外側から押圧して、管の内面に転造プラグの溝を転写して、管の内面に溝を形成させる。

【0066】

また、継目無銅管作製工程では、必要に応じて、鋳造工程から冷間加工工程の間に、あるいは、冷間加工工程より後且つコイル巻取工程より前に、種々の熱処理を行うことができる。例えば、複数回行う冷間圧延工程における冷間圧延と冷間圧延の間に、あるいは、冷間圧延後且つ冷間抽伸前に、あるいは、冷間抽伸後、あるいは、必要に応じて行う転造前に、熱処理を行うことができる。継目無銅管作製工程において、必要に応じて行われる熱処理の条件、すなわち、熱処理温度及び熱処理時間は、熱処理の目的に応じて、適宜選択される。

【0067】

本発明の渦巻きコイル積層体の製造方法に係るコイル巻取工程は、継目無銅管作製工程を行い得られた継目無銅管を、渦巻きコイル状の積層体に巻くことにより、コイル巻取体を作製する工程である。

【0068】

コイル巻取工程において作製するコイル巻取体の形状は、本発明の渦巻きコイル積層体の形状と同様である。つまり、コイル巻取工程では、継目無銅管作製工程を行い得られた継目無銅管を、本発明の渦巻きコイル積層体の形状に巻き取る。

【0069】

コイル巻取工程における継目無銅管の巻取は、例えば、銅管の曲げ曲率の外側に２個のロールを配し、曲率の内側に１個のロールを配する、いわゆるベンディングロールで、曲げ外側の２個のロールを曲げ曲率内側方向に押し付ける押付け量を連続的に変化させながら、コイル内周部の銅管を巻く時は、ロールの押付け量を大きくして、銅管に掛かる曲げ力を大きく、コイル外周部の銅管を巻く時は、ロールの押付け量を小さくして、銅管に掛かる曲げ力を小さくすることで、連続的に曲率の変化した渦巻きコイルを作製する。なお、継目無銅管を渦巻きコイル積層体の形状に巻き取って、コイル巻取体を得る方法は、これに制限されず、適宜選択される。コイル巻取工程おいて作製されるコイル巻取体の各層の渦巻きコイルの内側と外側とでは、銅管の曲率が異なり、内側の方が外側に比べ、曲率が大きい。そのため、コイル巻取工程において、継目無銅管を各層の渦巻きコイルの形状に巻き取る時に、渦巻きコイルの内側の継目無銅管には、外側の継目無銅管に比べ、かかる加工強度が大きい。このことから、コイル巻取工程おいて作製されるコイル巻取体の各層の渦巻きコイルでは、内側の継目無銅管は、外側の継目無銅管に比べ、加工硬化の度合いが大きくなるので、コイル巻取体の各層の渦巻きコイルの内側の継目無銅管の０．２％耐力値は、外側の継目無銅管の０．２％耐力値に比べ、大きくなる。

【0070】

本発明の渦巻きコイル積層体の製造方法に係るコイル巻取体熱処理工程は、コイル巻取工程を行い得られたコイル巻取体を熱処理して、本発明の渦巻きコイル積層体を得る工程である。

【0071】

コイル巻取体熱処理工程において、コイル巻取体を熱処理するときの熱処理温度は、４００～７００℃である。なお、コイル巻取体を熱処理するときの熱処理温度は、銅管を構成する銅中の添加元素の種類及び添加量や要求性能等により、上記温度範囲で、適宜選択される。また、コイル巻取体熱処理工程において、コイル巻取体を熱処理するときの熱処理時間は、銅管を構成する銅中の添加元素の種類及び添加量や要求性能、熱処理温度等により、適宜選択される。

【0072】

コイル巻取体熱処理工程では、継目無銅管を所定のコイル巻取体の形状に巻き取った後、巻きが崩れないように、得られたコイル巻取体を金属バンドで結束し、次いで、熱処理を行う。

【0073】

そして、本発明の渦巻きコイル積層体の製造方法では、コイル巻取工程を行った後に、コイル巻取体熱処理工程を行うので、コイル巻取体熱処理工程後の渦巻きコイル積層体の各渦巻きコイルの内側の銅管の０．２％耐力値と外側の銅管の０．２％耐力値の差が、熱処理後にコイル巻取りを行った場合のコイルの内側の銅管の０．２％耐力値と外側の銅管の０．２％耐力値の差に比べ、小さくなる。そのため、本発明の渦巻きコイル積層体の製造方法では、渦巻きコイルの内側の銅管の０．２％耐力値と外側の０．２％耐力値との差が小さい渦巻きコイル積層体を得ることができる。

【実施例】

【0074】

（実施例１）
ＪＩＳ Ｈ３３００ Ｃ１２２０の組成（Ｃｕ含有量９９．９質量％、Ｐ含有量０．０２５質量％）を有する銅のビレットを鋳造した。次いで、熱間加工及び冷間加工を行い、管外径が６．３５ｍｍ、肉厚が０．２５ｍｍのベアー管の継目無銅管を得た。得られた継目無銅管の０．２％耐力値を測定したところ、３８５ＭＰａであった。
次いで、得られた継目無銅管を、４００ｍｍの長さに切り出し、１２本の試験銅管を作製した。次いで、それらのうち６本を用いて、曲率半径が２８０ｍｍに相当するように、溝ロールに押し付けながら、銅管が湾曲するように曲げを行い曲げ銅管Ａを得、また、残りの６本を用いて、曲率半径が５５０ｍｍに相当するように、溝ロールに押し付けながら、銅管が湾曲するように曲げを行い曲げ銅管Ｂを得た。なお、曲げ銅管Ａは、内径Ｄ_２が５６０ｍｍ及び外径Ｄ_１が１１００ｍｍの渦巻きコイルの最も内側の銅管に相当し、また、曲げ銅管Ｂは、該渦巻きコイルの最も外側の銅管に相当する。
次いで、曲げ銅管Ａ及び曲げ銅管Ｂを、５３０℃で２０分間熱処理した。
次いで、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準じて、熱処理後の各曲げ銅管の０．２％耐力値を測定した。０．２％耐力値の測定にあたっては、引張り試験が可能なように、曲げ銅管サンプルを平面に押し当てて整直して測定した。その結果、熱処理後の曲げ銅管Ａの０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＩＮａｖｅ}に相当）は５８．７ＭＰａであり、熱処理後の曲げ銅管Ｂの０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}に相当）は５２．６ＭＰａであり、｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜は６．１ＭＰａとなった。

【0075】

（比較例１）
実施例１と同様の方法で、０．２％耐力値が３８５ＭＰａの継目無銅管を作製した。
次いで、得られた継目無銅管を、４００ｍｍの長さに切り出し、１２本の直状管の試験銅管を作製した。
次いで、得られた試験銅管を、５３０℃で２０分間熱処理した。
次いで、熱処理後の試験銅管のうち６本を用いて、曲率半径が２８０ｍｍに相当するように、溝ロールに押し付けながら、銅管が湾曲するように曲げを行い曲げ銅管Ｃを得、また、残りの６本を用いて、曲率半径が５５０ｍｍに相当するように、溝ロールに押し付けながら、銅管が湾曲するように曲げを行い曲げ銅管Ｄを得た。
次いで、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準じて、各曲げ銅管の０．２％耐力値を測定した。０．２％耐力値の測定にあたっては、引張り試験が可能なように、曲げ銅管サンプルを平面に押し当てて整直して測定した。その結果、曲げ銅管Ｃの０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＩＮａｖｅ}に相当）は６５．６ＭＰａであり、曲げ銅管Ｄの０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}に相当）は５５．４ＭＰａであり、｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜は１０．２ＭＰａとなった。

【0076】

（実施例２）
実施例１と同様の方法で、０．２％耐力値が３８５ＭＰａの継目無銅管を作製した。
次いで、得られた継目無銅管を、渦巻きコイルの外径Ｄ_１が１１００ｍｍ、渦巻きコイルの内径Ｄ_２が５６０ｍｍ、渦巻きコイルの厚みが２６０ｍｍ、渦巻きコイル層の数が４０となるように巻き取り、コイル巻取体を得た。
次いで、得られたコイル巻取体を、４６５℃で９０分間熱処理した。
次いで、得られた渦巻きコイル積層体において、任意の中心軸に平行且つ中心軸に重なる面と交差する位置の渦巻きコイルの最も内側の銅管を、任意に１０箇所採取し、また、同じ任意の中心軸に平行且つ中心軸に重なる面と交差する位置の渦巻きコイルの最も外側の銅管を、任意に１０箇所採取した。次いで、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準じて、採取した銅管の０．２％耐力値を測定した。０．２％耐力値の測定にあたっては、引張り試験が可能なように、曲げ銅管サンプルを平面に押し当てて整直して測定した。その結果、渦巻きコイルの最も内側の銅管の０．２％耐力の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＩＮａｖｅ}）は５９．１ＭＰａであり、渦巻きコイルの最も外側の銅管の０．２％耐力値の平均（σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}）は５４．３ＭＰａであり、｜σ０．２_{ＩＮａｖｅ}－σ０．２_{ＯＵＴａｖｅ}｜は４．８ＭＰａとなった。

【符号の説明】

【0077】

１ 渦巻きコイル積層体
２、２ａ、２ｂ、２２ 銅管
３ａ Ａ層渦巻きコイル
３ｂ Ｂ層渦巻きコイル
４ａ、４ｂ 渦巻きコイルの最も外側
５ａ、５ｂ 渦巻きコイルの最も内側
８ 隣り合う銅管同士の間隔
９ 銅管間の隙間
１３ コイル積層体の中心軸
１６ 敷板
１７ 接続部材
２０ レベルワウンドコイル
２１ ボビン
２３ａ、２３ｂ、２７ａ、２７ｂ 整列巻きコイル
２４ ボビンの内筒
３０ 中心軸１３に平行且つ中心軸１３に重なる面
３１ 最も外側の銅管
３２ 最も内側の銅管
Ｄ_１ 渦巻きコイルの外径
Ｄ_２ 渦巻きコイルの内径
Ｗ 渦巻きコイルの片側半分の幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】